CN110732759A - 火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法及装置，装置由定心部件、涡流器安装座压块、连杆以及涡流器角度检验销四个部分组成，其中定心部件由定心圆盘和止动用插销组成。本发明通过在焊接前将火焰筒装配到上述变形控制装置中，然后通过涡流器安装座压块与连杆、定心圆盘、插销、检验销的配合，实现了涡流器安装座在焊接过程中的限位和焊后的检验，确保了涡流器安装座焊后的平面度及喷射角度控制。

Description

火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法及装置

技术领域

本发明涉及焊接变形控制技术领域，特别是发动机火焰筒涡流器安装座的焊接变形控制，目的是准确控制涡流器安装座角度不大于设计要求偏差。

背景技术

航空发动机火焰筒中，涡流器安装座在同一圆周上等夹角均布，涡流器安装座与火焰筒轴线之间有一夹角，但涡流器安装座因焊接后角度变化大，涡流器安装后喷射角度不能准确控制，导致火焰筒温度场不均匀、局部易烧蚀、燃烧效率低等严重失效情况。

目前在涡流器安装座的角度控制上，除了提高单件的加工精度外，其角度主要靠手工进行校正，此种方法在效率和一致性上是难以保证的。因此急需一种可以准确且高效控制涡流器安装座喷射角度的装置和方法。

发明内容

为了解决火焰筒安装座喷射角度不一致的问题，本发明提供了一种火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法及装置，有效提高涡流器安装座焊接后的平面度及喷射角度控制。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制装置，包括，

定心圆盘，所述定心圆盘的一个端面设置有多个角向定位块，角向定位块上设置有插销孔和用于与火焰筒支座紧贴的第一平面，定心圆盘上还包括相交的插孔和第一检验孔，插孔的轴线与定心圆盘轴线的夹角及偏差等于涡流器安装座的安装角度及偏差；

插销，所述插销活动连接于插销孔中，插销的一端与火焰筒支座上的小孔插接；

连杆，所述连杆活动插接于插孔中，连杆表面开有第二检验孔；

涡流器安装座压块，所述涡流器安装座压块与连杆的一端可拆卸连接，涡流器安装座压块上包括一个能容纳涡流器安装座的腔体；

检验销，所述检验销活动插接于第一检验孔中。

进一步，所述连杆的一端表面设置有螺纹，所述涡流器安装座压块上开有螺纹孔，连杆与涡流器安装座压块螺纹连接并通过螺母锁紧。

进一步，所述涡流器安装座压块的腔体内径大于等于涡流器安装座外径。

进一步，所述定心圆盘包括同轴的上圆盘和下圆环，下圆环通过螺栓和定位销子与上圆盘下端面紧贴，所述插孔和第一检验孔位于下圆环上，上圆盘上对应插孔位置开有通孔。

一种火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法，焊接时，通过夹具同时限制涡流器安装座的轴向位移和轴向偏转角度。

采用上述火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制装置的火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法，包括：

步骤一，火焰筒的固定和定心，将火焰筒放置在定心圆盘上端，确保火焰筒支座与角向定位块的第一平面紧贴，然后将插销沿插销孔插入火焰筒支座上的小孔内；

步骤二，将涡流器安装座压块与连杆的末端连接，并移动涡流器安装座压块使得涡流器安装座进入涡流器安装座压块的内腔中且紧贴，拧紧连杆末端的螺母；

步骤三，将连杆沿着定心圆盘上的插孔插入火焰筒涡流器安装座位置，确保连杆末端高于火焰筒涡流器安装座平面预设高度，然后将检验销沿着定心圆盘上的第一检验孔插入并使得检验销穿过连杆上的第二检验孔；

步骤四，焊接涡流器安装座。

进一步，所述步骤四中，当涡流器安装座的数量为16个时，任意选择一个涡流器安装座焊点为起始点，沿着圆周顺时针方向把16个焊点分别编号为第一焊点、第二焊点、第三焊点、第四焊点、第五焊点、第六焊点、第七焊点、第八焊点、第九焊点、第十焊点、第十一焊点、第十二焊点、第十三焊点、第十四焊点、第十五焊点和第十六焊点，然后从第一焊点开始，按照第一焊点、第九焊点、第五焊点、第十三焊点、第二焊点、第十焊点、第十六焊点、第八焊点、第三焊点、第十一焊点、第十五焊点、第七焊点、第四焊点、第十二焊点、第十四焊点和第六焊点的顺序焊接涡轮器安装座。

与现有技术相比，本发明的工艺方法和焊接变形控制装置适用于火焰筒涡流器安装座氩弧焊接，应用本发明的工艺方法和装置能有效解决火焰筒涡流器安装座喷射角度不正确的问题。同时使用本工艺方法和装置焊接的涡流器安装座可以消除手工校正带来的一致性差问题，提高火焰筒的焊接效率和制造符合性。

附图说明

图1火焰筒涡流器安装座焊接装置示意图；

图2涡流器安装座焊接顺序图；

图中：21-定心圆盘，22-插销，23-涡流器安装座压块，24-检验销，25-连杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

如图1所示，图中显示出了本实施例中需要焊接的火焰筒和涡流器安装座的位置关系，以及变形控制装置与火焰筒、涡流器安装座的装配关系，涡流器安装座共有16个，且其轴线与火焰筒轴线的夹角为6°±5′。火焰筒支座26为火焰筒结构的一部分，与火焰筒是一体的，火焰筒支座26上有已加工好的小孔，作为后续加工定位使用。

为了控制焊接过程中的变形，设计制造了如图1所示的涡流器焊接角度控制装置。装置由定心部件、涡流器安装座压块23、连杆25以及涡流器角度检验销24四个部分组成。

定心部件由定心圆盘21和止动用插销22组成，定心圆盘21直径与火焰筒支座26配合，止动用销插22插入火焰筒支座26，防止其轴向和周向移动。

涡流器安装座压块23的内腔直径大于或等于涡流器安装座直径，其主要作用是在焊接高温和连杆25的拉紧力下校正涡流器安装座的平面度。

连杆25与本装置的定心圆盘21相连接，插入定心圆盘21上的第一检验孔后可以沿涡流器安装座角度(6°±5′)自由移动。连杆25上加工有第二检验孔，当连杆25上第二检验孔与定心圆盘21上第一检验孔对齐后，可以确定涡流器安装座处在正确周向高度和角度位置上。

检验销24用于检查并固定连杆5在定心圆盘21上的移动距离。

具体来说，图1中的定心圆盘21端面有8处角向定位块(图中插销22下方的台阶状结构，台阶面便于与火焰筒支座26紧贴)供火焰筒支靠和定心(8处角向定位块组成一个圆，与火焰筒上8个支座配合。角向定位块不具备移动功能，是固定的。保证8个角向定位块组成的圆周直径与火焰筒支座26所在的分布圆直径相同。使用时，首先将火焰筒放入8个角向定位块所在的圆周中，同时转动火焰筒，使角向定位块上的插销22能够插入火焰筒支座26上的小孔中)。每处角向定位块上配有1个插销孔和1根插销22，防止火焰筒转动或轴向窜动。定心圆盘21上还设置有撑紧块28，撑紧块28通过螺杆可沿定心圆盘21的径向移动，从而从火焰筒支座26内部将火焰筒支座26与角向定位块压紧，减少角向定位块与火焰筒支座26之间的间隙。装夹火焰筒时，火焰筒在轴向依靠压块27轴向压紧，即通过拧紧螺母压紧火焰筒与定心圆盘21。涡流器安装座压块23共16件，拧紧连杆25上的螺母可以使涡流器安装座与涡流器安装座压块23内腔的表面紧贴。连杆25通过定心圆盘21上特定角度的插孔后与涡流器安装座压块23螺纹连接。工作销(即检验销24)用于装配完成后固定连杆25位置，连杆25上加工有第二检验孔，装配正确后连杆25上第二检验孔应与定心圆盘21上第一检验孔共线(同轴)。图2所示为本发明的变形控制工艺焊接顺序，采用前述变形控制装置的焊接变形控制工艺方法包括：将火焰筒装入本装置后，按照图2所示的顺序，即图中的数字1～16作为焊接顺序，并控制焊接电流不大于65A。上述方法可以消除焊接后应力释放造成火焰筒安装座角度变化，经时效处理后火焰筒涡流器安装座可以完全控制在6°±5′，完全满足设计要求。

焊接前，首先将火焰筒装入本发明的火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制装置中，保证火焰筒支座26平面与角向定位块紧贴，将插销22(8处)插入火焰筒支座26上的小孔内，轻推火焰筒确定是否装夹可靠。然后将连杆25(16件)插入定心圆盘21底部的插孔中(图1中，定心圆盘21包括同轴的上圆盘和下圆环，下圆环通过螺栓和定位销子与上圆盘下端面紧贴，插孔和第一检验孔位于下圆环上，上圆盘上对应插孔位置开有通孔，便于连杆25插入后通过上圆盘进入火焰筒中)，使其高于火焰筒涡流器安装座平面预设高度(此预设高度与第二检验孔在连杆25上的位置相关，16件连杆25等长，且第二检验孔在连杆25上的位置、大小相同)，将检验销24(16件)从定心圆盘21上第一检验孔插入，保证检验销24顺利进入连杆25上第二检验孔中。最后将涡流器安装座压块23(16件)装入连杆25后端，并用螺母拧紧。装配完成后，使用50～65A电流按照图2所示数字顺序1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16依次进行焊接，即任意选择16个涡流器安装座焊点中的一个为起始点，沿着圆周顺时针方向把16个焊点分别编号为第一焊点、第二焊点、第三焊点、第四焊点、第五焊点、第六焊点、第七焊点、第八焊点、第九焊点、第十焊点、第十一焊点、第十二焊点、第十三焊点、第十四焊点、第十五焊点和第十六焊点，然后从第一焊点开始，按照第一焊点、第九焊点、第五焊点、第十三焊点、第二焊点、第十焊点、第十六焊点、第八焊点、第三焊点、第十一焊点、第十五焊点、第七焊点、第四焊点、第十二焊点、第十四焊点和第六焊点的顺序焊接涡轮器安装座。待零件完全冷却后拆除检验销24，更换另外16根销子作为检验插销检查火焰筒涡流器安装座的角度(即在同样的位置插入新的插销检验)。若能顺利插入火焰筒的小孔中，则焊后涡流器安装座角度符合设计要求。

Claims (7)

1.火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制装置，其特征在于：包括，

定心圆盘(21)，所述定心圆盘(21)的一个端面设置有多个角向定位块，角向定位块上设置有插销孔和用于与火焰筒支座(26)紧贴的第一平面，定心圆盘(21)上还包括相交的插孔和第一检验孔，插孔的轴线与定心圆盘(21)轴线的夹角及偏差等于涡流器安装座的安装角度及偏差；

插销(22)，所述插销(22)活动连接于插销孔中，插销(22)的一端与火焰筒支座(26)上的小孔插接；

连杆(25)，所述连杆(25)活动插接于插孔中，连杆(25)表面开有第二检验孔；

涡流器安装座压块(23)，所述涡流器安装座压块(23)与连杆(25)的一端可拆卸连接，涡流器安装座压块(23)上包括一个能容纳涡流器安装座的腔体；

检验销(24)，所述检验销(24)活动插接于第一检验孔中。

2.根据权利要求1所述的火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制装置，其特征在于：所述连杆(25)的一端表面设置有螺纹，所述涡流器安装座压块(23)上开有螺纹孔，连杆(25)与涡流器安装座压块(23)螺纹连接并通过螺母锁紧。

3.根据权利要求1所述的火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制装置，其特征在于：所述涡流器安装座压块(23)的腔体内径大于等于涡流器安装座外径。

4.根据权利要求1所述的火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制装置，其特征在于：所述定心圆盘(21)包括同轴的上圆盘和下圆环，下圆环通过螺栓和定位销子与上圆盘下端面紧贴，所述插孔和第一检验孔位于下圆环上，上圆盘上对应插孔位置开有通孔。

5.火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法，其特征在于：焊接时，通过夹具同时限制涡流器安装座的轴向位移和轴向偏转角度。

6.采用权利要求1所述的火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制装置的火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法，其特征在于，包括：

步骤一，火焰筒的固定和定心，将火焰筒放置在定心圆盘(21)上端，确保火焰筒支座(26)与角向定位块的第一平面紧贴，然后将插销(22)沿插销孔插入火焰筒支座(26)上的小孔内；

步骤二，将涡流器安装座压块(23)与连杆(25)的末端连接，并移动涡流器安装座压块(23)使得涡流器安装座进入涡流器安装座压块(23)的内腔中且紧贴，拧紧连杆(25)末端的螺母；

步骤三，将连杆(25)沿着定心圆盘(21)上的插孔插入火焰筒涡流器安装座位置，确保连杆(25)末端高于火焰筒涡流器安装座平面预设高度，然后将检验销(24)沿着定心圆盘(21)上的第一检验孔插入并使得检验销(24)穿过连杆(25)上的第二检验孔；

步骤四，焊接涡流器安装座。

7.根据权利要求6所述的火焰筒涡流器安装座喷射角度焊接变形控制方法，其特征在于：所述步骤四中，当涡流器安装座的数量为16个时，任意选择一个涡流器安装座焊点为起始点，沿着圆周顺时针方向把16个焊点分别编号为第一焊点、第二焊点、第三焊点、第四焊点、第五焊点、第六焊点、第七焊点、第八焊点、第九焊点、第十焊点、第十一焊点、第十二焊点、第十三焊点、第十四焊点、第十五焊点和第十六焊点，然后从第一焊点开始，按照第一焊点、第九焊点、第五焊点、第十三焊点、第二焊点、第十焊点、第十六焊点、第八焊点、第三焊点、第十一焊点、第十五焊点、第七焊点、第四焊点、第十二焊点、第十四焊点和第六焊点的顺序焊接涡轮器安装座。

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