CN110000248A - 一种钛合金л形焊接件的热校形方法及工装 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空钛合金加工热校形技术领域,涉及一种钛合金л形焊接件的热校形方法及工装。在高温条件下,外界侧向压力作用在工装两侧,使工装产生向内的挤压力,利用高温合金与钛合金的热膨胀系数之差产生的应力,使钛合金л形焊接件的上部两个缘条区域,在高温状态下同时承受外部的侧向压力与内部涨型塞块的膨胀力,内部涨形块高温膨胀后正好填充工装的装配间隙,而外部的工装在侧压力的作用下将零件压实在内部涨型组件型面上,使之贴合型面,从而实现校正钛合金л形焊接件缘条型面的校形工作。本发明能够降低钛合金л形焊接件的焊接后校形难度,降低对焊接精度的要求,从而大幅度提高零件的成品率。
Description
技术领域
本发明属于航空钛合金加工热校形技术领域,涉及一种钛合金л形焊接件的热校形方法及工装。
背景技术
在航空、航天领域,钛合金材料因具有优异的综合性能已经得到了广泛的应用,但因其自身的难加工特性,导致相当数量的航空、航天钛合金复杂结构件在经过机加、焊接及热处理等加工工序后存在相当程度的变形,导致零件尺寸超差严重。
现行钛合金л形焊接件由腹板件与两件双曲面带耳片缘条件焊接而成,焊缝较长,焊后为收口状态,其底部有两排平行耳片,对同焊接后的同轴度要求很高。由于其结构形式复杂,存在较大开口空间,焊接后易产生严重变形。目前采用的校形方式主要依靠热处理工装进行校形,存在校形力加载方式不合理、加载力偏小、耳片错位、工装在加热过程中易变形使压力卸载等诸多问题,经常导致零件校形失败,变形严重,甚至零件报废。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提出一种新型钛合金л形焊接件的热校形方式及工装,能够有效校正钛合金л形复杂焊接件的焊接变形,保证型面外形准确,耳片错位控制在合理范围内。
在高温条件下,外界侧向压力作用在工装两侧,使工装产生向内的挤压力,同时,再在钛合金л形焊接件的收口处腔内塞入钛合金与高温合金涨形组合件,利用高温合金与钛合金的热膨胀系数之差产生的应力,使钛合金л形焊接件的上部两个缘条区域,在高温状态下同时承受外部的侧向压力与内部涨型塞块的膨胀力,内部涨形块高温膨胀后正好填充工装的装配间隙,而外部的工装在侧压力的作用下将零件压实在内部涨型组件型面上,使之贴合型面,从而实现校正钛合金л形焊接件缘条型面的校形工作。
同时,钛合金л形焊接件整体放置于工装底座之上,通过工装特制的钩形件、胀形块与工装底座配合,利用胀形块在高温下的膨胀力将钛合金л形焊接件的耳片部位紧紧压在工装底座上,通过底座上平台基准校正耳片的高度方向的偏差。再通过外部侧压力校正耳片宽度方向的偏差,从而使两排耳片获得符合图纸的位置精度。
本发明的技术方案为:
一种钛合金л形焊接件的热校形工装,包括底座1、内校正件A2、内校正件B3、内校正件C4、侧压件A5、侧压件B6、下校形件7、支撑块8、支板9、垫块10、限位块A11、限位块B12、热胀形块A13、热胀形块B14、限位杆15、挡块16、定位杆17、压板18、导轨19、导向板20;
所述底座1上表面开有多个槽孔,底座1上设有垫块10,钛合金л形焊接件放置于垫块10上,使其耳片位置与垫块10相接触;所述限位块A11、限位块B12为长条形,插入底座1上的槽孔,带有钩板的上端钩在钛合金л形焊接件的耳片上;限位块A11、限位块B12的下端与底座1间留有空隙,所述热胀型块A13、热胀型块B14分别对应插入空隙中,实现压紧;热胀型块A13、热胀型块B14均由高温合金材料制造,在高温条件下通过与钛合金材料的膨胀系数差产生热胀型力,使钛合金л形焊接件的耳片贴在垫块10上,实现校正两排耳片位置偏差的作用;底座1下方插入限位杆15,起到对热胀型块A13与热胀型块B14限位的作用,防止其在冷却过程中脱落;
底座1上设有导轨19,所述下校形件7滑入导轨19,使其位于钛合金л形焊接件两排耳片之间,并通过导轨19实现定位;所述挡块16放置于导轨19末端,防止下校形件7发生滑动;下校形件7上设有支撑块8;
所述侧压件A5置于底座上一侧,与内校正件A2通过定位杆17连接;所述内校正件A2放置于钛合金л形焊接件两缘条之间的空隙中,两支定位杆17分别插入内校正件A2两端的定位孔内;侧压件A5在缘条件的外侧插入定位杆17;使单侧缘条件位于内校正件A2与侧压件A5之间,调整相对位置组件与对应的缘条型面贴合;同理,所述侧压件B6置于底座上另一侧,与内校正件C4通过定位杆17连接;所述内校正件C4放置于钛合金л形焊接件两缘条之间的空隙中,两支定位杆17分别插入内校正件C4两端的定位孔内;侧压件B6在缘条件的外侧插入定位杆17;使单侧缘条件位于内校正件C4与侧压件B6之间,调整相对位置组件与对应的缘条型面贴合;侧压件A5和侧压件B6两侧分别设置支板9和压板18,起限位作用,支板9通过压板18实现其在底座1上的定位,保证校形位置准确;
所述内校正件B3塞入内校正件A2和内校正件C4之间,通过下校形件7上的支撑块8支撑,内校正件B3一端设有导向板20,实现与下校形件7的定位;内校正件B3由高温合金材料制造,在高温条件下通过与钛合金材料的膨胀系数差实现热胀型力校形,结合工装外部的侧向压力对两个缘条件进行校形。
所述内校正件A2、内校正件C4、内校正件B3、下校形件7、侧压件A5和侧压件B6的两端均设有吊挂。
使用一种钛合金л形焊接件的热校形工装的热校形方法,步骤如下:
1、接收零件,检验零件质量、焊缝状态;
2、使用清洁抹布蘸丙酮等溶剂清洁零件及工作表面,除去零件及新型钛合金л形焊接件的热校形工装表面的标记、油渍、污迹、切屑等;
3、完成新型钛合金л形焊接件的热校形工装与零件装配;
4、将新型钛合金л形焊接件的热校形工装吊入炉内中心位置,使外部侧压力杆正好指向工装侧面中心区域;
5、将新型钛合金л形焊接件的热校形工装升温到700℃-800℃,升温速率70℃/h,并通入氩气保护;
6、到达预定温度后,通过侧压装置对新型钛合金л形焊接件的热校形工装两侧施力,压力:8-10吨,30分钟,停止加热;
7、零件与新型钛合金л形焊接件的热校形工装随炉冷却,降至300℃时,停止侧向机械压力;
8、继续随炉冷却至70℃后,取出新型钛合金л形焊接件的热校形工装,然后将零件从新型钛合金л形焊接件的热校形工装中取出;
9、检验合格后,移交下道工序。
本发明的有益效果:
本校形方法及工装能够降低钛合金л形焊接件的焊接后校形难度,降低对焊接精度的要求,从而大幅度提高零件的成品率。满足后续机加工要求,保证了钛合金л形焊接件耳片轴线位置≤0.15mm,缘条外形面控制在±0.4mm,两端口控制在0-0.5mm等精度要求。同时,将焊接件热校形与焊后热处理合并为一道工序,在校形的同时实现焊后去应力退火,缩短了制造周期,简化了工艺步骤,节约了制造成本。
工装结构新颖、校形压力稳定、工艺稳定等优点,且便于零件的装卸,操作简便。
附图说明
图1为钛合金л形焊接件热校形工装主视图;
图2为钛合金л形焊接件热校形工装侧视图;
图3为钛合金л形焊接件热校形工装俯视图;
图4为钛合金л形焊接件热校形工装A-A剖视图;
图5为钛合金л形焊接件热校形工装底座俯视图;
图6为钛合金л形焊接件热校形工装立体图;
图中:1底座;2内校正件A;3内校正件B;4内校正件C;5侧压件A;6侧压件B;7下校形件;8支撑块;9支板;10垫块;11限位块A;12限位块B;13热胀形块A;14热胀形块B;15限位杆;16挡块;17定位杆;18压板;19导轨;20导向板。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案,进一步说明本发明的具体实施方案。
如图1所示,一种钛合金л形焊接件的热校形工装,包括底座1、内校正件A2、内校正件B3、内校正件C4、侧压件A5、侧压件B6、下校形件7、支撑块8、支板9、垫块10、限位块A11、限位块B12、热胀形块A13、热胀形块B14、限位杆15、挡块16、定位杆17、压板18、导轨19、导向板20;
所述底座1上表面开有多个槽孔,底座1上设有垫块10,钛合金л形焊接件放置于垫块10上,使其耳片位置与垫块10相接触;所述限位块A11、限位块B12为长条形,插入底座1上的槽孔,带有钩板的上端钩在钛合金л形焊接件的耳片上;限位块A11、限位块B12的下端与底座1间留有空隙,所述热胀型块A13、热胀型块B14分别对应插入空隙中,实现压紧;热胀型块A13、热胀型块B14均由高温合金材料制造,在高温条件下通过与钛合金材料的膨胀系数差产生热胀型力,使钛合金л形焊接件的耳片贴在垫块10上,实现校正两排耳片位置偏差的作用;底座1下方插入限位杆15,起到对热胀型块A13与热胀型块B14限位的作用,防止其在冷却过程中脱落;
底座1上设有导轨19,所述下校形件7滑入导轨19,使其位于钛合金л形焊接件两排耳片之间,并通过导轨19实现定位;所述挡块16放置于导轨19末端,防止下校形件7发生滑动;下校形件7上设有支撑块8;
所述侧压件A5置于底座上一侧,与内校正件A2通过定位杆17连接;所述内校正件A2放置于钛合金л形焊接件两缘条之间的空隙中,两支定位杆17分别插入内校正件A2两端的定位孔内;侧压件A5在缘条件的外侧插入定位杆17;使单侧缘条件位于内校正件A2与侧压件A5之间,调整相对位置组件与对应的缘条型面贴合;同理,所述侧压件B6置于底座上另一侧,与内校正件C4通过定位杆17连接;所述内校正件C4放置于钛合金л形焊接件两缘条之间的空隙中,两支定位杆17分别插入内校正件C4两端的定位孔内;侧压件B6在缘条件的外侧插入定位杆17;使单侧缘条件位于内校正件C4与侧压件B6之间,调整相对位置组件与对应的缘条型面贴合;侧压件A5和侧压件B6两侧分别设置支板9和压板18,起限位作用,支板9通过压板18实现其在底座1上的定位,保证校形位置准确;
所述内校正件B3塞入内校正件A2和内校正件C4之间,通过下校形件7上的支撑块8支撑,内校正件B3一端设有导向板20,实现与下校形件7的定位;内校正件B3由高温合金材料制造,在高温条件下通过与钛合金材料的膨胀系数差实现热胀型力校形,结合工装外部的侧向压力对两个缘条件进行校形。
所述内校正件A2、内校正件C4、内校正件B3、下校形件7、侧压件A5和侧压件B6的两端均设有吊挂。
使用一种钛合金л形焊接件的热校形工装的热校形方法,步骤如下:
1、接收零件,检验零件质量、焊缝状态;
2、使用清洁抹布蘸丙酮等溶剂清洁零件及工作表面,除去零件及新型钛合金л形焊接件的热校形工装表面的标记、油渍、污迹、切屑等;
3、完成新型钛合金л形焊接件的热校形工装与零件装配;
4、将新型钛合金л形焊接件的热校形工装吊入炉内中心位置,使外部侧压力杆正好指向工装侧面中心区域;
5、将新型钛合金л形焊接件的热校形工装升温到700℃-800℃,升温速率70℃/h,并通入氩气保护;
6、到达预定温度后,通过侧压装置对新型钛合金л形焊接件的热校形工装两侧施力,压力:8-10吨,30分钟,停止加热;
7、零件与新型钛合金л形焊接件的热校形工装随炉冷却,降至300℃时,停止侧向机械压力;
8、继续随炉冷却至70℃后,取出新型钛合金л形焊接件的热校形工装,然后将零件从新型钛合金л形焊接件的热校形工装中取出;
9、检验合格后,移交下道工序。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种钛合金л形焊接件的热校形工装,其特征在于,所述的钛合金л形焊接件的热校形工装包括底座(1)、内校正件A(2)、内校正件B(3)、内校正件C(4)、侧压件A(5)、侧压件B(6)、下校形件(7)、支撑块(8)、支板(9)、垫块(10)、限位块A(11)、限位块B(12)、热胀形块A(13)、热胀形块B(14)、限位杆(15)、挡块(16)、定位杆(17)、压板(18)、导轨(19)、导向板(20);
所述底座(1)上表面开有多个槽孔,底座(1)上设有垫块(10),钛合金л形焊接件放置于垫块(10)上,使其耳片位置与垫块(10)相接触;所述限位块A(11)、限位块B(12)为长条形,插入底座(1)上的槽孔,带有钩板的上端钩在钛合金л形焊接件的耳片上;限位块A(11)、限位块B(12)的下端与底座1间留有空隙,所述热胀型块A(13)、热胀型块B(14)分别对应插入空隙中,实现压紧;热胀型块A(13)、热胀型块B(14)均由高温合金材料制造,在高温条件下通过与钛合金材料的膨胀系数差产生热胀型力,使钛合金л形焊接件的耳片贴在垫块(10)上,实现校正两排耳片位置偏差的作用;底座(1)下方插入限位杆(15),起到对热胀型块A(13)与热胀型块B(14)限位的作用,防止其在冷却过程中脱落;
底座(1)上设有导轨(19),所述下校形件(7)滑入导轨(19),使其位于钛合金л形焊接件两排耳片之间,并通过导轨(19)实现定位;所述挡块(16)放置于导轨(19)末端,防止下校形件(7)发生滑动;下校形件(7)上设有支撑块(8);
所述侧压件A(5)置于底座上一侧,与内校正件A(2)通过定位杆(17)连接;所述内校正件A(2)放置于钛合金л形焊接件两缘条之间的空隙中,两支定位杆(17)分别插入内校正件A(2)两端的定位孔内;侧压件A(5)在缘条件的外侧插入定位杆(17);使单侧缘条件位于内校正件A(2)与侧压件A(5)之间,调整相对位置组件与对应的缘条型面贴合;同理,所述侧压件B(6)置于底座上另一侧,与内校正件C(4)通过定位杆(17)连接;所述内校正件C(4)放置于钛合金л形焊接件两缘条之间的空隙中,两支定位杆(17)分别插入内校正件C(4)两端的定位孔内;侧压件B(6)在缘条件的外侧插入定位杆(17);使单侧缘条件位于内校正件C(4)与侧压件B(6)之间,调整相对位置组件与对应的缘条型面贴合;侧压件A(5)和侧压件B(6)两侧分别设置支板(9)和压板(18),起限位作用,支板(9)通过压板(18)实现其在底座(1)上的定位,保证校形位置准确;
所述内校正件B(3)塞入内校正件A(2)和内校正件C(4)之间,通过下校形件(7)上的支撑块(8)支撑,内校正件B(3)一端设有导向板(20),实现与下校形件(7)的定位;内校正件B(3)由高温合金材料制造,在高温条件下通过与钛合金材料的膨胀系数差实现热胀型力校形,结合工装外部的侧向压力对两个缘条件进行校形。
2.根据权利要求1所述的钛合金л形焊接件的热校形工装,其特征在于,所述内校正件A(2)、内校正件C(4)、内校正件B(3)、下校形件(7)、侧压件A(5)和侧压件B(6)的两端均设有吊挂。
3.根据权利要求1所述的钛合金л形焊接件的热校形工装的热校形方法,步骤如下:
1)接收零件,检验零件质量、焊缝状态;
2)使用清洁抹布蘸丙酮等溶剂清洁零件及工作表面,除去零件及新型钛合金л形焊接件的热校形工装表面的标记、油渍、污迹、切屑等;
3)完成新型钛合金л形焊接件的热校形工装与零件装配;
4)将新型钛合金л形焊接件的热校形工装吊入炉内中心位置,使外部侧压力杆正好指向工装侧面中心区域;
5)将新型钛合金л形焊接件的热校形工装升温到700℃-800℃,升温速率70℃/h,并通入氩气保护;
6)到达预定温度后,通过侧压装置对新型钛合金л形焊接件的热校形工装两侧施力,压力:8-10吨,30分钟,停止加热;
7)零件与新型钛合金л形焊接件的热校形工装随炉冷却,降至300℃时,停止侧向机械压力;
8)继续随炉冷却至70℃后,取出新型钛合金л形焊接件的热校形工装,然后将零件从新型钛合金л形焊接件的热校形工装中取出;
9)检验合格后,移交下道工序。
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