CN113427222A - 一种圆变方复杂内腔结构的制造方法 - Google Patents

一种圆变方复杂内腔结构的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种圆变方复杂内腔结构的制造方法，包括以下操作：分别将筒形内套的上、下、左、右四个方向的外圆面切割为斜面，得内套；加工四个与内套的斜面相匹配的补偿块；在每个补偿块的内表面上均匀铺设镍基粘带钎料，然后将四个补偿块分别放置在内套的斜面上；采用钎焊工装将补偿块与内套夹紧固定后，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊，得内套组件；在每条流道槽的筋条上以及补偿块的外表面上均开设钎料槽；在钎料槽内均涂注镍基膏状钎料，将外套压装在内套组件外部，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊。本发明针对内套的结构设计补偿块，通过两次钎焊，降低了加工难度，提高了制造工艺的可靠性。

Description

一种圆变方复杂内腔结构的制造方法
技术领域
本发明属于航空航天精密制造技术领域，涉及一种圆变方复杂内腔结构的制造方法。
背景技术
在加工圆变方复杂内腔结构时，其内套一端为圆形另一端为方形，而且圆形内套的外表面开设有多条流道槽，因圆形内套的特殊结构，钎料预置困难。同时其外套也为相适应的圆变方复杂结构，如果分别加工出内套、外套，再将两者钎焊在一起，既需要加工出复杂结构，尤其是外套内表面的复杂结构，加工非常困难；而且既要保证钎焊质量，又要满足压力试验要求，还要保证零件的配合面贴合率，完成内套与外套的可靠焊接，是加工过程中技术难点。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种圆变方复杂内腔结构的制造方法，降低加工难度，保证零件配合面贴合率，提高制造工艺的可靠性。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种圆变方复杂内腔结构的制造方法，包括以下操作：
（1）分别将筒形内套的上、下、左、右四个方向的外圆面切割为斜面，在筒形内套的外圆面和斜面上沿轴向均匀加工多条流道槽，得到内套；
（2）加工四个分别与内套的斜面相匹配的补偿块，其中，补偿块的内表面为斜面，外表面为直面；
（3）在每个补偿块的内表面上均匀铺设镍基粘带钎料，然后将四个补偿块分别放置在内套的斜面上，使内套的斜面与补偿块的内表面完全贴合；
（4）采用钎焊工装将补偿块与内套夹紧固定后，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊，得到内套组件；然后将内套组件中补偿块的外表面，加工成与内套匹配的圆弧面；
（5）在内套的外圆面的每条流道槽的筋条上以及补偿块的外表面上均开设用于预置钎料的钎料槽，筋条上的钎料槽与补偿块上的钎料槽相连通；筋条上的钎料槽与补偿块上的钎料槽的连线与内套的中心轴线相平行；
（6）在筋条上的钎料槽与补偿块上的钎料槽内均涂注镍基膏状钎料，将外套压装在内套组件外部，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊；钎焊完成后得到圆变方复杂内腔结构。
所述的步骤（4）中的钎焊工装包括设置在内套组件底部的下板，下板通过第一螺杆与设置在内套组件顶部的上板相连接；内侧的两侧均设有固定板，两个固定板之间通过第二螺杆连接。
进一步，所述的步骤（4）中的将钎焊工装和放置补偿块的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0.5~1.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.5h；
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，得内套组件。
进一步，所述的步骤（5）中钎料槽的宽度为0.8~1.2mm，深度为1.4~1.6mm。
进一步，所述的步骤（6）中的将外套和内套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0.5~1.0h；
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，得圆变方复杂内腔结构组件。
进一步，钎焊结束后目视检验钎缝的完整度，对制得的圆变方复杂内腔结构组件进行压力试验；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：
本发明公开了一种圆变方复杂内腔结构的制造方法，针对内套的既有圆面又有斜面的圆变方结构，设计出与其斜面相适配的补偿块，通过增加一次内套与补偿块的真空钎焊形成内套组件，内套组件再与外套真空钎焊完成圆变方复杂内腔结构的制造；通过补偿块的设计，将复杂的配合面简化为内套-补偿块-外套的焊接方式，而补偿块的加工难度显然要优于对外套内表面的加工难度；一次真空钎焊时通过钎焊工装对内套和补偿块进行双向夹紧，保证补偿块与内套的配合面贴合率，进而保证钎焊质量；而且更为重要的是解决了复杂腔道焊接时钎料预置的难题。
二次真空钎焊时，对包括补偿块在内的所有配合外圆进行车加工，以保证圆度，从而满足二次真空钎焊装配时的配合间隙要求；而外套与内套组件属于直圆配合，钎料的预置非常困难，因此本发明在内套外圆面的每条流道槽筋条上以及补偿块的外表面上均开设钎料槽，二次真空钎焊装配时，在钎料槽内涂注膏状钎料，以实现钎料的预置；再将外套压装在内套组件上完成装配进行真空钎焊。此方法简单又可靠，既解决了钎料预置困难的问题，又便于加工装配；既降低了加工难度，同时保证了零件配合面贴合率，提高了制造工艺的可靠性。
附图说明
图1为本发明的内套的结构示意图；
图2为本发明的圆变方复杂内腔结构的结构示意图；
图3为本发明的图2的A-A剖视图；
图4为本发明的补偿块的结构示意图；
图5为本发明的补偿块的侧视图；
图6为本发明的钎焊工装的结构示意图；
图7为本发明的钎焊工装的侧视图；
图8为本发明的内套组件的侧视图；
图9为本发明的内套组件的B-B剖视图；
其中，1为内套，2为补偿块，3为外套，4为钎料槽，5为筋条，6为上板，7为下板，801为第一螺杆，802为第二螺杆，9为固定板，10为螺母。
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9，一种圆变方复杂内腔结构的制造方法，包括以下操作：
（1）分别将筒形内套的上、下、左、右四个方向的外圆面切割为斜面，在筒形内套的外圆面和斜面上沿轴向均匀加工多条流道槽，得内套1；
（2）加工四个分别与内套1的斜面相匹配的补偿块2，其中，补偿块2的内表面为斜面，外表面为直面；
（3）在每个补偿块2的内表面上均匀铺设镍基粘带钎料，然后将四个补偿块2分别放置在内套1的斜面上，使内套1的斜面与补偿块2的内表面完全贴合；
（4）采用钎焊工装将补偿块2与内套1夹紧固定后，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊，得到内套组件；然后将内套组件中补偿块2的外表面，加工成与内套匹配的圆弧面；
（5）在内套1的外圆面的每条流道槽的筋条5上以及补偿块2的外表面上均开设用于预置钎料的钎料槽4，筋条5上的钎料槽4与补偿块2上的钎料槽4相连通；筋条5上的钎料槽4与补偿块2上的钎料槽4的连线与内套1的中心轴线相平行；
（6）在筋条5上的钎料槽4与补偿块2上的钎料槽4内均涂注镍基膏状钎料，将内表面与内套组件外表面相适配的外套3压装在内套组件外部，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊；钎焊完成后得到圆变方复杂内腔结构。
如图1、图2和图3所示，内套1为外形面加工有流道槽的圆变方结构，补偿块2、外套3和内套1之间通过真空钎焊连接，形成具有流道槽的异形复杂内腔结构，流道槽工作状态承压4～5MPa。为了保证钎焊质量，满足压力试验要求，提高制造工艺的可靠性，制造时分为两次钎焊完成，即在加工时先将补偿块2与内套1进行一次真空钎焊形成内套组件，再将内套组件与外套3进行真空钎焊得圆变方复杂内腔结构组件。
进一步，所述的步骤（2）中加工补偿块2时，补偿块2的内表面为斜面，外表面为直面（如图5所示）；外表面为直面便于真空钎焊时压紧；在第一次钎焊装配时，补偿块2与内套1之间进行着色修配（加入红丹粉着色以检查贴合率），保证配合面贴合率大于95%，并采用钎焊工装进行双向夹紧，进而保证钎焊质量。
一次钎焊后得到内套组件，对包括补偿块2在内的与二次钎焊有关的所有配合外圆进行车加工以保证圆度，满足二次真空钎焊装配时的配合间隙要求。
而且，在一次真空钎焊之后将补偿块2的外表面加工为圆弧面，以保证二次钎焊时与外套3的钎焊间隙。
如图6和图7所示，进一步，所述的步骤（4）中的钎焊工装包括设置在内套组件底部的下板7，下板7通过第一螺杆801与设置在内套组件顶部的上板6相连接；内侧的两侧均设有固定板9，两个固定板9之间通过第二螺杆802连接，第一螺杆801、第二螺杆802的端部通过螺母10固定。
进一步，所述的步骤（4）中的将钎焊工装和放置补偿块2的内套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0.5~1.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.5h；
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，得内套组件。
如图8、图9所示，进一步，所述的步骤（5）中钎料槽4的宽度为0.8~1.2mm，深度为1.4~1.6mm。由于二次真空钎焊装配时，属于直圆配合，钎料的预置是难点，因此本发明在内套组件外圆面的每个流道槽的筋条5上以及补偿块2的外表面上均开设钎料槽4，二次真空钎焊装配时，在钎料槽4内涂注膏状钎料，实现钎料的预置，既保证了外套3和内套组件的贴合度，又保证了钎焊质量；再将外套3压装在内套组件上完成装配进行真空钎焊。此方法简单又可靠，既解决了钎料预置困难，又便于装配。
进一步，所述的步骤（6）中的将外套3和内套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0.5~1.0h；
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，得圆变方复杂内腔结构组件。
进一步，钎焊结束后目视检验钎缝的完整度，对制得的圆变方复杂内腔结构组件进行压力试验；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，本发明提供了一种圆变方复杂内腔结构的制造方法，针对内套既有圆面又有斜面的圆变方结构，设计出与其斜面相适配的补偿块，通过两次钎焊完成圆变方复杂内腔结构的制造；
首先加工内套，再加工出与内套斜面相适配的补偿块，通过钎焊工装将内套和补偿块压紧，进行一次真空钎焊，得到内套组件；再将内套组件与外套压装在一起，再次进行真空钎焊后得到成圆变方复杂内腔结构组件。
二次真空钎焊装配时，外套与内套组件属于直圆配合，钎料的预置非常困难，因此本发明在内套外圆面的每条流道槽筋条上以及补偿块的外表面上均开设钎料槽，二次真空钎焊装配时，在钎料槽内涂注膏状钎料，再将外套压装在内套组件上完成装配进行真空钎焊。此方法简单又可靠，既解决了钎料预置困难的问题，又便于加工装配；既降低了加工难度，同时保证了零件配合面贴合率，提高了制造工艺的可靠性。
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 (6)

1.一种圆变方复杂内腔结构的制造方法，其特征在于，包括以下操作：
（1）分别将筒形内套的上、下、左、右四个方向的外圆面切割为斜面，在筒形内套的外圆面和斜面上沿轴向均匀加工多条流道槽，得到内套；
（2）加工四个分别与内套的斜面相匹配的补偿块，其中，补偿块的内表面为斜面，外表面为直面；
（3）在每个补偿块的内表面上均匀铺设镍基粘带钎料，然后将四个补偿块分别放置在内套的斜面上，使内套的斜面与补偿块的内表面完全贴合；
（4）采用钎焊工装将补偿块与内套夹紧固定后，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊，得到内套组件；然后将内套组件中补偿块的外表面，加工成与内套匹配的圆弧面；
（5）在内套的外圆面的每条流道槽的筋条上以及补偿块的外表面上均开设用于预置钎料的钎料槽，筋条上的钎料槽与补偿块上的钎料槽相连通；筋条上的钎料槽与补偿块上的钎料槽的连线与内套的中心轴线相平行；
（6）在筋条上的钎料槽与补偿块上的钎料槽内均涂注镍基膏状钎料，将外套压装在内套组件外部，置于真空钎焊炉中，进行真空钎焊；钎焊完成后得到圆变方复杂内腔结构。
2.根据权利要求1所述的圆变方复杂内腔结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（4）中的钎焊工装包括设置在内套组件底部的下板，下板通过第一螺杆与设置在内套组件顶部的上板相连接；内侧的两侧均设有固定板，两个固定板之间通过第二螺杆连接。
3.根据权利要求1所述的圆变方复杂内腔结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（4）中的将钎焊工装和放置补偿块的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0.5~1.0h；
以300~360℃/h的速率加热至900~1100℃，分压3~20Pa，保持1.0~2.5h；
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，得内套组件。
4.根据权利要求1所述的圆变方复杂内腔结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（5）中钎料槽的宽度为0.8~1.2mm，深度为1.4~1.6mm。
5.根据权利要求1所述的圆变方复杂内腔结构的制造方法，其特征在于，所述的步骤（6）中的将外套和内套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0.5~1.0h；
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，得圆变方复杂内腔结构组件。
6.根据权利要求5所述的圆变方复杂内腔结构的制造方法，其特征在于，钎焊结束后目视检验钎缝的完整度，对制得的圆变方复杂内腔结构组件进行压力试验；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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