CN113414557A - 一种十字交叉冷却流道结构的制造方法 - Google Patents

一种十字交叉冷却流道结构的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种十字交叉冷却流道结构的制造方法，包括以下操作：在四通的外表面沿轴向加工多条相连通的流道槽；在四通的每个通道外端加工多个沿其圆周均匀分布的定位齿，得四通内套；分别加工与四通内套上部分相适配的上壳体以及与四通内套的下部分相适配的下壳体；在上壳体和下壳体的内表面均铺设粘带钎料，将上壳体、下壳体与四通内套压实装配后，进行真空钎焊，得一次钎焊组件；将入口法兰、出口法兰分别安装在一次钎焊组件的进口端、出口端；在堵头、接管嘴与一次钎焊组件的接触处以及堵头与加长接管嘴的接触处涂注膏状钎料，进行真空钎焊，得十字交叉冷却流道结构件。本发明降低了加工难度，保证了零件配合面的贴合率，保证了加工精度。

Description

一种十字交叉冷却流道结构的制造方法
技术领域
本发明属于工件加工技术领域，涉及一种十字交叉冷却流道结构的制造方法。
背景技术
四通混合室包括四通内套、上壳体、下壳体、入口法兰、出口法兰以及一些接管嘴和堵头组成，其结构图如图1所示，为四通混合室结构图。四通混合室以上所有零件采用真空钎焊连接得到四通混合室，为十字交叉冷却流道结构。由于四通内套是四个方向开有均布相贯通的流道槽的十字形轴截面零件，在钎焊时四通内套的加工难度在于两轴的垂直度以及其同轴度，因此若四通内套的两轴的垂直度以及其同轴度无法保证时，零件的精度很难保证。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种十字交叉冷却流道结构的制造方法，保证零件配合面的贴合率，保证加工精度。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种十字交叉冷却流道结构的制造方法，包括以下步骤：
（1）在四通的外表面沿轴向加工多条相连通的流道槽；在四通的每个通道外端加工多个沿其圆周均匀分布的定位齿，得四通内套；
（2）分别加工与四通内套上部分相适配的上壳体以及与四通内套的下部分相适配的下壳体；
（3）分别将上壳体套装在四通内套的上部、下壳体套装在四通内套的下部，上壳体和下壳体之间留有间隙；
（4）在上壳体和下壳体的内表面均铺设粘带钎料，采用定位工装将上壳体、下壳体与四通内套压实装配后，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊，得一次钎焊组件；
（5）将入口法兰、出口法兰分别安装在一次钎焊组件的进口端、出口端；在一次钎焊组件的每个通道的外端安装与通道相连通的堵头、接管嘴，堵头上还连接有与其相连通的加长接管嘴；在堵头、接管嘴与一次钎焊组件的接触处以及堵头与加长接管嘴的接触处涂注膏状钎料，置于真空钎焊炉中进行真空钎焊，得十字交叉冷却流道结构件。
进一步，所述的步骤（1）中的定位齿为矩形定位齿，多个定位齿均匀分布在四通通道的外圆端面上。
进一步，所述的步骤（3）中上壳体和下壳体之间的间隙为0.1~0.2mm。
进一步，所述的步骤（4）中的粘带钎料为镍基粘带钎料。
进一步，所述的步骤（5）中的膏状钎料为膏状镍基钎料。
进一步，所述的步骤（5）中钎焊得到十字交叉冷却流道结构件后，通过手工打磨十字交叉冷却流道结构件的两轴交汇处的相贯面，裁剪出不锈钢皮贴在零件内表面上以还原圆弧边界，将相贯面打磨圆滑。
进一步，所述的步骤（4）中将上壳体、下壳体与四通内套置于真空钎焊炉中，按照以下参数进行真空钎焊：
冷态真空度为6~8×10-3Pa，工作真空度为30~50Pa；
以240~300℃/h的速率加热至300~500℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压30~50Pa，保持2~3h；
加热结束后随炉冷却至700~750℃，向炉内填充高纯氩气，使炉内压力达到6~8×104Pa后启动风扇冷却至100℃以下后出炉，得一次钎焊组件。
进一步，所述的步骤（5）中将加长接管嘴、接管嘴、堵头和一次钎焊组件置于真空钎焊炉中，按照以下参数进行真空钎焊：
冷态真空度为6~8×10-3Pa，工作真空度为30~50Pa；
以240~300℃/h的速率加热至300~500℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压30~50Pa，保持3~4h；
加热结束后随炉冷却至700~750℃，向炉内填充高纯氩气，使炉内压力达到6~8×104Pa后启动风扇冷却至100℃以下后出炉，得十字交叉冷却流道结构件。
进一步，钎焊结束后目视检验钎缝的完整度，对制得的十字交叉冷却流道结构件进行压力试验；压力试验的试验介质为纯净水，压力为5MPa，时间为10min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开了一种十字交叉冷却流道结构的制造方法，采取两次钎焊，首先将四通内套和上壳体、下壳体进行一次钎焊，得一次钎焊组件，然后将一次钎焊组件与法兰通过点焊固定后，将加长接管嘴、接管嘴和堵头与一次钎焊组件进行二次钎焊，得十字交叉冷却流道结构件。本发明通过预先在四通内套的四个通道的外圆端面上均加工定位齿，定位齿的位置和相互之间的垂直度、同轴度由加工中心铣加工保证，后期在车加工和铣槽时以工装外圆为找正基准，保证此零件的精度；然后将与四通内套相适配的上壳体、下壳体通过真空钎焊焊接在四通内套外部，最后通过二次真空钎焊将加长接管嘴、接管嘴和堵头焊接在一次钎焊组件上，得十字交叉冷却流道结构件。本申请通过分步加工的方法，降低了加工难度，保证了加工精度与钎焊质量。
附图说明
图1为本发明的十字交叉冷却流道结构的结构示意图；
图2为本发明的十字交叉冷却流道结构的A-A剖视图；
图3为本发明的上壳体的结构示意图；
图4为本发明的上壳体的剖视图；
图5为本发明的四通内套的定位齿的结构示意图；
图6为本发明的十字交叉冷却流道结构的通道端口的侧视图；
其中，1为四通内套，2为上壳体，3为下壳体，4为入口法兰，5为出口法兰，6为加长接管嘴，7为接管嘴，8为堵头，9为定位齿。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1-图2、图5-图6，一种十字交叉冷却流道结构的制造方法，包括以下步骤：
（1）在四通的外表面沿轴向加工多条相连通的流道槽；在四通的每个通道外端加工多个沿其圆周均匀分布的定位齿9，得四通内套1；
（2）分别加工与四通内套1上部分相适配的上壳体2以及与四通内套1的下部分相适配的下壳体3；
（3）分别将上壳体2套装在四通内套1的上部、下壳体3套装在四通内套1的下部，上壳体2和下壳体3之间留有间隙；
（4）在上壳体2和下壳体3的内表面均铺设粘带钎料，采用定位工装将上壳体2、下壳体3与四通内套1压实装配后，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊，得一次钎焊组件；
（5）将入口法兰4、出口法兰5分别安装在一次钎焊组件的进口端、出口端；在一次钎焊组件的每个通道的外端安装与通道相连通的堵头8、接管嘴7，堵头8上还连接有与其相连通的加长接管嘴6；在堵头8、接管嘴7与一次钎焊组件的接触处以及堵头8与加长接管嘴6的接触处涂注膏状钎料，置于真空钎焊炉中进行真空钎焊，得十字交叉冷却流道结构件。
十字交叉冷却流道结构的结构图如图1、图2所示，四通内套1是四个方向开有均布相贯通的流道槽的十字形轴截面零件，通过在四通内套1上安装上壳体2和下壳体3，以及将入口法兰4、出口法兰5、加长接管嘴6、接管嘴7和堵头8安装在四通内套1上得到四通混合室组合件。四通内套1的加工难度在于两轴的垂直度以及其同轴度，工艺上采取工装保证，预先在四通内套1的通道端口外部加工定位齿9，定位齿9的位置度和相互之间的垂直度、同轴度由加工中心铣加工保证，后期在车加工和铣槽时以工装外圆为找正基准，保证此零件的精度。
参见图3和图4，所示为本发明的上壳体的结构示意图；上壳体2和下壳体3呈对称结构。在加工上壳体2和下壳体3时，为了保证真空钎焊装配时有一定的修磨量，且上壳体2和下壳体3之间不能有干涉，因此在加工上壳体2和下壳体3时预留0.5mm的修磨量，即上壳体2和下壳体3的弧形深度均比四通内套1通道的弧形深度小0.5mm。分别将上壳体2试装在四通内套1的上部、下壳体3装配在四通内套1的下部，对四通内套1与上壳体2的贴合面以及四通内套1与下壳体3的贴合面进行修配，保证贴合率大于90%即为合格；为保证贴合率，将上壳体2和下壳体3的外层尺寸端面各去除0.15mm。
在四通内套1和上壳体2、下壳体3的修配过程中，反复的试装和修配配合曲面，如上壳体2和下壳体3对接面之间干涉（通过塞尺检测间隙），干涉时根据修配实际状况技术人员给出去除量，在加工中心上进行去量。如此反复，直到贴合率大于90%，才能满足真空钎焊要求，保证产品质量。另外四通内套1和上壳体2、下壳体3在装配时，为了优先保证四通内套1和上壳体2、下壳体3的曲面之间钎焊质量，上壳体2和下壳体3之间必须有0.1mm以上的间隙存在。
将四通内套1和上壳体2、下壳体3进行一次钎焊，得一次钎焊组件，然后将入口法兰4、出口法兰5通过氩弧焊点焊在一次钎焊组件上，然后在堵头8、接管嘴7与一次钎焊组件的接触处以及堵头8与加长接管嘴6的接触处涂注膏状镍基钎料；再将加长接管嘴6、接管嘴7和堵头8与一次钎焊组件进行二次钎焊，得十字交叉冷却流道结构件。
参见图6，所示为本发明的十字交叉冷却流道结构的通道端口侧视图。需要说明的是，所述的加长接管嘴6为M36加长接管嘴，所述的接管嘴7为M36接管嘴。每个通道端面的加长接管嘴6为六个，接管嘴7为三个。
进一步，所述的步骤（1）中的定位齿9为矩形定位齿，多个定位齿9均匀分布在四通通道的外圆端面上。参见图5，所示为本发明的四通内套的定位齿的结构示意图；所述的步骤（1）中的定位齿9的位置以及定位齿9与四通内套1圆周切线之间的垂直度、同轴度均通过铣加工保证，通过工装外圆为四通内套1找正基准，确定四通内套1的两轴位置。
进一步，所述的步骤（3）中上壳体2和下壳体3之间的间隙为0.1~0.2mm。
进一步，所述的步骤（4）中的粘带钎料为镍基粘带钎料。
进一步，所述的步骤（5）中的膏状钎料为膏状镍基钎料。
进一步，所述的步骤（5）中钎焊得到十字交叉冷却流道结构件后，通过手工打磨十字交叉冷却流道结构件的两轴交汇处的相贯面，裁剪出不锈钢皮贴在零件内表面上以还原圆弧边界，将相贯面打磨圆滑。具体的，四通混合室两轴交汇处相贯面，因结构特殊，现有条件下无法实现加工。本发明采取手工打磨相贯面，打磨时参考圆弧样板并兼顾相贯面边界的方法；其中圆弧边界依靠1:1的空间曲线展开图所得，并通过剪不锈钢皮贴在零件内表面上还原圆弧边界，防止手工打磨误差大出现质量问题。
需要说明的是，在步骤（5）中二次真空钎焊装配时，入口法兰4和出口法兰5的定位均采用氩弧焊点焊定位。其中，入口法兰4和出口法兰5均为两个。
进一步，所述的步骤（4）中将上壳体2、下壳体3与四通内套1置于真空钎焊炉中，按照以下参数进行真空钎焊：
冷态真空度为6~8×10-3Pa，工作真空度为30~50Pa；
以240~300℃/h的速率加热至300~500℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压30~50Pa，保持2~3h；
加热结束后随炉冷却至700~750℃，向炉内填充高纯氩气，使炉内压力达到6~8×104Pa后启动风扇冷却至100℃以下后出炉，得一次钎焊组件。
进一步，所述的步骤（5）中将加长接管嘴6、接管嘴7、堵头8和一次钎焊组件置于真空钎焊炉中，按照以下参数进行真空钎焊：
冷态真空度为6~8×10-3Pa，工作真空度为30~50Pa；
以240~300℃/h的速率加热至300~500℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压30~50Pa，保持3~4h；
加热结束后随炉冷却至700~750℃，向炉内填充高纯氩气，使炉内压力达到6~8×104Pa后启动风扇冷却至100℃以下后出炉，得十字交叉冷却流道结构件。
进一步，钎焊结束后目视检验钎缝的完整度，对制得的十字交叉冷却流道结构件进行压力试验；压力试验的试验介质为纯净水，压力为5MPa，时间为10min。
由以上技术方案，本发明提供了一种十字交叉冷却流道结构的制造方法，采取两次钎焊，首先将四通内套1和上壳体2、下壳体3进行一次钎焊，得一次钎焊组件，然后将一次钎焊组件与法兰通过点焊固定后，将加长接管嘴6、接管嘴7和堵头8与一次钎焊组件进行二次钎焊，得十字交叉冷却流道结构件。本发明通过预先在四通内套1的四个通道的外圆端面上均加工定位齿9，定位齿9的位置和相互之间的垂直度、同轴度由加工中心铣加工保证，后期在车加工和铣槽时以工装外圆为找正基准，保证此零件的精度；然后将与四通内套1相适配的上壳体2、下壳体3通过真空钎焊焊接在四通内套1外部，最后通过二次真空钎焊将加长接管嘴6、接管嘴7和堵头8焊接在一次钎焊组件上，得十字交叉冷却流道结构件。本申请通过分步加工的方法，降低了加工难度，保证了加工精度与钎焊质量。
另外，本发明制得的十字交叉冷却流道结构件的两轴交汇处相贯面，因结构特殊，现有条件下无法实现加工；本发明采取手工打磨相贯面，打磨时参考圆弧样板并兼顾相贯面边界的方法，其中圆弧边界依靠1:1的空间曲线展开图所得，并通过裁剪出不锈钢皮贴在零件内表面上还原圆弧边界，防止手工打磨误差大出现质量问题。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在四通的外表面沿轴向加工多条相连通的流道槽；在四通的每个通道外端加工多个沿其圆周均匀分布的定位齿，得四通内套；
（2）分别加工与四通内套上部分相适配的上壳体以及与四通内套的下部分相适配的下壳体；
（3）分别将上壳体套装在四通内套的上部、下壳体套装在四通内套的下部，上壳体和下壳体之间留有间隙；
（4）在上壳体和下壳体的内表面均铺设粘带钎料，采用定位工装将上壳体、下壳体与四通内套压实装配后，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊，得一次钎焊组件；
（5）将入口法兰、出口法兰分别安装在一次钎焊组件的进口端、出口端；在一次钎焊组件的每个通道的外端安装与通道相连通的堵头、接管嘴，堵头上还连接有与其相连通的加长接管嘴；在堵头、接管嘴与一次钎焊组件的接触处以及堵头与加长接管嘴的接触处涂注膏状钎料，置于真空钎焊炉中进行真空钎焊，得十字交叉冷却流道结构件。
2.根据权利要求1所述的十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（1）中的定位齿为矩形定位齿，多个定位齿均匀分布在四通通道的外圆端面上。
3.根据权利要求1所述的十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（3）中上壳体和下壳体之间的间隙为0.1~0.2mm。
4.根据权利要求1所述的十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（4）中的粘带钎料为镍基粘带钎料。
5.根据权利要求1所述的十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（5）中的膏状钎料为膏状镍基钎料。
6.根据权利要求1所述的十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（5）中钎焊得到十字交叉冷却流道结构件后，通过手工打磨十字交叉冷却流道结构件的两轴交汇处的相贯面，裁剪出不锈钢皮贴在零件内表面上以还原圆弧边界，将相贯面打磨圆滑。
7.根据权利要求1所述的十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（4）中将上壳体、下壳体与四通内套置于真空钎焊炉中，按照以下参数进行真空钎焊：
冷态真空度为6~8×10-3Pa，工作真空度为30~50Pa；
以240~300℃/h的速率加热至300~500℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压30~50Pa，保持2~3h；
加热结束后随炉冷却至700~750℃，向炉内填充高纯氩气，使炉内压力达到6~8×104Pa后启动风扇冷却至100℃以下后出炉，得一次钎焊组件。
8.根据权利要求1所述的十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（5）中将加长接管嘴、接管嘴、堵头和一次钎焊组件置于真空钎焊炉中，按照以下参数进行真空钎焊：
冷态真空度为6~8×10-3Pa，工作真空度为30~50Pa；
以240~300℃/h的速率加热至300~500℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压30~50Pa，保持3~4h；
加热结束后随炉冷却至700~750℃，向炉内填充高纯氩气，使炉内压力达到6~8×104Pa后启动风扇冷却至100℃以下后出炉，得十字交叉冷却流道结构件。
9.根据权利要求8所述的十字交叉冷却流道结构的制造方法，其特征在于，钎焊结束后目视检验钎缝的完整度，对制得的十字交叉冷却流道结构件进行压力试验；压力试验的试验介质为纯净水，压力为5MPa，时间为10min。
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