CN112338448A - 波纹片夹层隔板组件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于结构件加工技术领域，公开了波纹片夹层隔板组件的制备方法，包括以下步骤，对毛料精铣加工，利用电火花在毛料上打孔后，线切割出回字形方框的内腔和外周形状，然后去除表面毛刺并打磨去除电烧蚀层，再对内腔进行抛光处理，得到外隔板；对坯料精铣加工，再根据尺寸要求在坯料上线切割出波纹形状，去除表面毛刺并打磨去除电烧蚀层，抛光处理表面，得到波纹片；对上述得到的外隔板和波纹片进行清洗处理，再通过点焊处理在波纹片的表面预置0.05mm的非晶态箔状钎料，然后将波纹片连同钎料一同压装进外隔板的内腔中后，利用压板工装将外隔板压紧，通过钎焊处理将波纹片焊接在外隔板内腔中，得到波纹片夹层隔板组件。制备方法简单、环节科学。
Description
技术领域
本发明属于结构件加工技术领域，涉及波纹片夹层隔板组件的制备方法。
背景技术
蜂窝结构或复合材料夹层结构材料是一类重要的工程结构材料。在航空、航天、船舶以及人们日常的生活中如建筑、装饰、轨道交通等行业应用随处可见，且起着重要的功能结构作用。所以各类复合夹层结构材料或蜂窝芯格结构材料的成型工艺和制造工艺方法也在不断地创新和发展中，从而又催生新的夹层蜂窝结构材料的发展和应用。
众多夹层蜂窝结构材料中，波纹片夹层隔板组件在机械结构工程领域内应用甚广，该隔板组件具有空心材料的结构特性，通过异质材料的结合，使其结构具有质轻、结构紧密，同时兼具可内部高压通水冷却、外部铬锆铜表面良好导热的特殊性能。但是现有技术中常用的波纹片夹层隔板组件，容易产生废弃件。所以提供一种能够保证产品质量和加工精度的制备方法是非常有必要的。
发明内容
本发明解决的问题在于提供波纹片夹层隔板组件的制备方法，用于解决现有技术中的制备方法复杂、容易产生废弃件的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
波纹片夹层隔板组件的制备方法，包括以下步骤：
对毛料精铣加工，利用电火花在所述毛料上打孔后，线切割出回字形方框的内腔和外周形状，然后去除表面毛刺并打磨去除电烧蚀层，再对所述内腔进行抛光处理，得到外隔板；
对坯料精铣加工，再根据尺寸要求在所述坯料上线切割出波纹形状，去除表面毛刺并打磨去除电烧蚀层，抛光处理表面，得到梯形波纹片；
对上述得到的所述外隔板和梯形波纹片进行清洗处理，再通过点焊处理在所述梯形波纹片的表面预置非晶态箔状钎料，然后将所述梯形波纹片连同钎料一同压装进所述外隔板的内腔中后，利用压板工装将所述外隔板压紧，通过钎焊处理将所述梯形波纹片焊接在所述外隔板内腔中，得到波纹片夹层隔板组件。
所述的利用电火花在所述毛料上打孔，具体为：在所述毛料上预先标记出形状尺寸，用电极丝在所述内框的中心部位和外周的边缘上分别打出一个规格为1mm的穿丝孔。
所述的根据尺寸要求在所述坯料上线切割出波纹形状，具体为：采用线切割方式将所述坯料切割为壁厚为0.6mm、波纹波峰宽度为1.8mm的梯形波纹形状。
所述清洗处理使用的洗剂为煤油和/或酒精。
所述点焊处理，具体操作为：在380V、50HZ的工作电压下，利用储能焊机将所述波纹片的待焊面与钎料焊接在一起，焊接额定容量为10KVA、焊接时间为0.01s-10s。
所述钎焊处理具体操作为：
打开炉门，将装配好的工件置于真空钎焊炉有效均温区，随即关好炉门；
冷态抽真空，使炉内真空度达到2×10-2Pa，工作时的真空度为8×10-2Pa；
以200℃/h-300℃/h的速率加热到420℃-460℃，保温10min-50min；以280℃/h-350℃/h的速率加热到920℃-980℃，保温165min-225min；以325℃/h-415℃/h的速率加热到1025℃，开始钎焊；
在1025℃±5℃进行钎焊，保持20min；
钎焊完成后随炉真空冷却至600℃后向炉内填充高纯气体使炉内压力达到8×104Pa后，启动风扇冷却至65℃出炉；
快速松开压紧装置，回填气体，使炉内压力与外界平衡，打开炉门取出工件，并立即关闭炉门。
所述高纯气体为99.999％纯度以上的氩气和/或氮气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明先通过线切割分别制得外隔板和波纹板，线切割工艺加工不但应力较小、零件整体变形量较小，降低加工难度；与此同时线切割的精度较高，能较好保证尺寸公差要求。又将两者装配后进行高温真空钎焊处理，以得到波纹片夹层隔板组件，波纹片因壁厚薄而易变性，本发明提供的线切割制备方法简单、环节科学，能够满足波纹片夹层隔板组件质轻、结构紧密的加工需求。本发明的梯形波纹片能够提高换热效率和增强钎焊强度，能够克服容易产生废弃件的问题。
附图说明
图1为本发明中的波纹片夹层隔板组件的剖视图；
图2为本发明中的波纹片夹层隔板组件的整体图；
图3为图2的侧视图；
图4为本发明在波纹片夹层隔板组件上线切割出外隔板的示意图。
图中，1-外隔板、2-波纹片、21-待焊面、3-穿丝孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供波纹片夹层隔板组件的制备方法，包括以下步骤，对毛料精铣加工，利用电火花在所述毛料上打孔后，线切割出回字形方框的内腔和外周形状，然后去除表面毛刺并打磨去除电烧蚀层，再对所述内腔进行抛光处理，得到外隔板1。
对坯料精铣加工，再根据尺寸要求在所述坯料上线切割出波纹形状，去除表面毛刺并打磨去除电烧蚀层，抛光处理表面，得到梯形波纹片2。
对上述得到的所述外隔板1和梯形波纹片2进行清洗处理，再通过点焊处理在所述梯形波纹片2的表面预置0.05mm的非晶态箔状钎料，然后将所述梯形波纹片2连同钎料一同压装进所述外隔板1的内腔中后，利用压板工装将所述外隔板1压紧，通过钎焊处理将所述梯形波纹片2焊接在所述外隔板1内腔中，得到波纹片夹层隔板组件。
本发明先通过线切割分别制得外隔板1和波纹板，线切割工艺加工不但应力较小、零件整体变形量较小，降低加工难度；与此同时线切割的精度较高，能较好保证尺寸公差要求。又将两者装配后进行高温真空钎焊处理，以得到波纹片夹层隔板组件，梯形波纹片2因壁厚薄而易变性，本发明提供的制备方法简单、环节科学，能够满足波纹片夹层隔板组件质轻、结构紧密的加工需求。
具体地，在梯形波纹片2的波峰位置预置钎料，0.05mm的非晶态箔状钎料不但可以铺展平整，且同时不会因为钎料添加过多而造成钎料漫流，堵塞波纹芯格流道，能够在满足钎焊强度要求下，达到了很好的钎焊工艺效果。
所述的利用电火花在所述毛料上打孔，具体为：在所述毛料上预先标记出形状尺寸，用电极丝在所述内框的中心部位和外周的边缘上分别打出一个规格为1mm的穿丝孔3。
现有常用的波纹片夹层隔板组件，其波纹片为三角形，钎焊接触面太小、强度极低，难以承受内压，这就导致其制作工艺难度大、容易产生废弃件。而为提高换热效率和增强钎焊强度，本发明将三角形波纹片改为梯形波纹片。所述的根据尺寸要求在所述坯料上线切割出波纹形状，具体为：采用线切割方式将所述坯料切割为壁厚为0.6mm、波纹波峰宽度为1.8mm的梯形波纹形状。
所述清洗处理使用的洗剂为煤油和/或酒精。
所述点焊处理，具体操作为：在380V、50HZ的工作电压下，利用储能焊机将所述梯形波纹片2的待焊面21与钎料焊接在一起，焊接额定容量为10KVA、焊接时间为0.01s-10s。
其中，制备外隔板1所用的毛料可以选用铬锆铜材料(CuCrZr)，制备外隔板1所用的坯料可以选用不锈钢材料(06Cr19Ni10)。
因为外隔板1为“回字形”的方框结构，参见图1、图2，方框内部尺寸狭长，一般宽度仅为4mm而长度为185mm，且转接处为直角。所以常用刀具不能加工。为了保证精度，采用线切割加工。具体为：先将铬锆铜材料毛料进行精铣加工，以便于后续线切割机床装夹、找正。由于外隔板1为回字形结构，为了线切割去除内部余量，所以提前在外隔板1的内腔中心部位以及外周的边缘用电火花分别打孔，参照图3，即用Ф1电极丝打线切割用穿丝孔3。在线切割切割出内腔和外周的内外形后，表面会产生加工毛刺，需去除加工毛刺；且由于外隔板1内腔为钎焊面，线切割完成后有电烧蚀层，需要打磨去除，有烧蚀层会影响钎焊强度，或导致钎料不润湿无法钎焊，所以需要用细砂纸抛光外隔板1的内腔，以满足钎焊要求，由于内腔尺寸小，抛光需要反复仔细抛光。以满足后序钎焊质量要求。
梯形波纹片2为壁厚0.6mm的等壁厚不锈钢波纹片，壁厚薄，易变性。且为更好地保证钎焊接触面积质量，波纹宽度上的有效钎焊面积需要达到1.8mm，尺寸要求严格。机床铣加工、包括冲压工艺试产中均不能很好保证零件的加工尺寸和形状要求，故而选择线切割加工工艺。具体为：加工前先精铣加工坯料，以便于线切割装夹找正。线切割完成后，需打磨去除梯形波纹片2表面电烧蚀层。用细砂纸抛光零件表面，露出光亮金属光泽，以满足钎焊要求。加工工艺方式与外隔板1类似，由于波纹板为闭合图形，所以不需要加工工艺穿丝孔3，可直接切割波纹板外形尺寸。
该波纹片夹层隔板组件由外部的铬锆铜隔板和内部的梯形波纹片2通过真空钎焊工艺连接而成。装配前为了保证零件清洁。需要用煤油、酒精对零件进行清洗干净。清洗干净后在梯形波纹片2表面(待焊面2121)预置一层0.05mm的非晶态箔状钎料，如图4所示。预置的方式是采用包裹的方式，将钎料铺贴在零件梯形波纹片2表面，减少漏缝和重叠。并借助储能点焊，将非晶态箔状钎料在梯形波纹片2的波峰位置局部点焊定位，防止剥落。点焊完成将梯形波纹片2连同钎料一同压装进外隔板1的内腔中。需要严格测量和控制装配时的过盈量。过盈较大无法装配或装配困难易造成钎料剥落，过盈较小会导致表面接触不实，有可能造成局部无法钎焊等缺陷，造成产品报废，理论要求过盈量需控制在0.05-0.10mm之间，具体为：利用带表卡尺(0.01mm精度)测量抛光后的外隔板1的长度和宽度尺寸，内腔可通过4±0.01mm规格的条状塞规进行辅助通止检测。而梯形波纹片2铺贴箔状钎料后，用厚度千分尺测量其厚度尺寸。测量完成后根据二者测量的实测值尺寸进行选配，保证过盈量0.05-0.10mm。所以装配前需仔细检查测量内腔隔板与梯形波纹片2的配合尺寸。装配完成后用压板工装再在其组件的外隔板1压紧，并一起入炉钎焊。用钎焊工装压紧后，需要钎焊的两种异种材料表面能很好的贴室压紧。既降低了组件的钎焊变形，又保证了钎焊强度。钎焊完成后对隔板梯形波纹片2组件进行压力试验。以检查二者钎焊强度。
其中，点焊处理具体为，装配时根据钎料表面的情况，在待焊面21上进行点焊，手工操作焊枪进行点焊。焊枪点焊点微小，可以在不损伤钎料的情况下，将钎料层平整的固定在梯形波纹片2表面。可以选用储能点焊机，对非晶态箔状钎料与梯形波纹片2表面进行焊接固定的方式，这是因为，利用储能焊机在焊枪接触部位瞬间高频脉冲放电来焊接。每秒2-3次脉冲放电，施焊时间短，接触面积为点状，可以减少零件表面的大面积受热、变形，同时避免了非晶态箔状钎料的表面烧蚀损坏等缺陷出现。点状的点焊部位可以达到牢固的冶金连接，起到定位固定的效果。点焊参数可以是，工作电压为380V、50HZ，焊接额定容量为10KVA，焊接时间为0.01-10秒。
所述钎焊处理具体操作为：打开炉门，将装配好的工件置于真空钎焊炉有效均温区，随即关好炉门；冷态抽真空，使炉内真空度达到2×10-2Pa，工作时的真空度为8×10- 2Pa；以200℃/h-300℃/h的速率加热到420℃-460℃，保温10min-50min；以280℃/h-350℃/h的速率加热到920℃-980℃，保温165min-225min；以325℃/h-415℃/h的速率加热到1025℃，开始钎焊；在1025℃±5℃进行钎焊，保持20min；钎焊完成后随炉真空冷却至600℃后向炉内填充高纯气体使炉内压力达到8×104Pa后，启动风扇冷却至65℃出炉；快速松开压紧装置，回填气体，使炉内压力与外界平衡，打开炉门取出工件，并立即关闭炉门。
所述高纯气体为99.999％纯度以上的氩气和/或氮气。
在所述钎焊处理之后，还需要进行压力试验，具体为：利用密封压板将该波纹片夹层隔板组件的两侧端面密封封堵，然后利用拉杆和螺栓将两侧密封压板拉紧，接管嘴与手动压力泵连接，通过接管嘴向该波纹片夹层隔板组件的内腔通水，进行水压试验。这是根据隔板组件在工程使用中的压力要求，进行的钎焊强度检测试验。通过压力试验，可以检测波纹片2与外隔板1之间钎焊面的钎焊质量。
经过上述制备方法，通过内窥检测及透光检测，钎焊处钎缝饱满连续。经过水压试验检测，其可承受5MPa以上压力而隔板表面不发生变形、鼓包。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.波纹片夹层隔板组件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
对毛料精铣加工，利用电火花在所述毛料上打孔后，线切割出回字形方框的内腔和外周形状，然后去除表面毛刺并打磨去除电烧蚀层，再对所述内腔进行抛光处理，得到外隔板；
对坯料精铣加工，再根据尺寸要求在所述坯料上线切割出波纹形状，去除表面毛刺并打磨去除电烧蚀层，抛光处理表面，得到梯形波纹片；
对上述得到的所述外隔板和梯形波纹片进行清洗处理，再通过点焊处理在所述梯形波纹片的待钎表面预置非晶态箔状钎料，然后将所述梯形波纹片连同钎料一同压装进所述外隔板的内腔中后，利用压板工装将所述外隔板压紧，通过钎焊处理将所述波纹片焊接在所述外隔板内腔中，得到波纹片夹层隔板组件。
2.根据权利要求1所述的波纹片夹层隔板组件的制备方法，其特征在于，所述的利用电火花在所述毛料上打孔，具体为：在所述毛料上预先标记出形状尺寸，用电极丝在所述内框的中心部位和外周的边缘上分别打出一个规格为1mm的穿丝孔。
3.根据权利要求1所述的波纹片夹层隔板组件的制备方法，其特征在于，所述的根据尺寸要求在所述坯料上线切割出波纹形状，具体为：采用线切割方式将所述坯料切割为壁厚为0.6mm、波纹波峰宽度为1.8mm的梯形波纹形状。
4.根据权利要求1所述的波纹片夹层隔板组件的制备方法，其特征在于，所述清洗处理使用的洗剂为煤油和/或酒精。
5.根据权利要求1所述的波纹片夹层隔板组件的制备方法，其特征在于，所述点焊处理，具体操作为：在380V、50HZ的工作电压下，利用储能焊机将所述波纹片的待焊面与钎料焊接在一起，焊接额定容量为10KVA、焊接时间为0.01s-10s。
6.根据权利要求1所述的波纹片夹层隔板组件的制备方法，其特征在于，所述钎焊处理具体操作为：
将装配好的工件置于真空钎焊炉有效均温区，随即关好炉门；
冷态抽真空，使炉内真空度达到2×10-2Pa，工作时的真空度为8×10-2Pa；
以200℃/h-300℃/h的速率加热到420℃-460℃，保温10min-50min；以280℃/h-350℃/h的速率加热到920℃-980℃，保温165min-225min；以325℃/h-415℃/h的速率加热到1025℃，开始钎焊；
在1025℃±5℃进行钎焊，保持20min；
钎焊完成后随炉真空冷却至600℃后向炉内填充高纯气体使炉内压力达到8×104Pa后，启动风扇冷却至65℃出炉；
快速松开压紧装置，回填气体，使炉内压力与外界平衡，打开炉门取出工件，并立即关闭炉门。
7.根据权利要求6所述的波纹片夹层隔板组件的制备方法，其特征在于，所述高纯气体为99.999％纯度以上的氩气和/或氮气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ren Yaowen Inventor after: Zhou Weichao Inventor after: Kang Lulu Inventor after: Liu Yang Inventor after: Li Shufang Inventor before: Ren Yaowen Inventor before: Zhou Weichao Inventor before: Kang Lu Inventor before: Liu Yang Inventor before: Li Shufang |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210209 |