CN113751966B - 基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法 - Google Patents

基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，主要包括在薄壁件上加工流道台阶、加工倒角面、预置钎料、安装镶块、涂注钎料、真空钎焊、钎后精车步骤，本发明采用真空钎焊的方式，利用加工中心将流道上表面开挖以便加工流道，在流道上表面采用镶块和钎料做了流道真空钎焊结构，最终通过钎焊形成流道，解决了流道的加工难题。现在采用真空钎焊的方法，既能提高薄壁件流道内的光顺性，减小对气流的影响，降低性能损失，在保证强度的基础上又能减少薄壁件的变形，应用灵活，使用广泛，在真空钎焊的参数的设定时，考虑到了与热处理工艺兼容，实现了钎后整体变形量不大于0.2mm，极大的减少了流道的变形，保证产品质量，且缩短加工周期。

Description

基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法
技术领域
本发明涉及一种航空航天设备加工技术领域，尤其涉及一种薄壁件流道成型技术。
背景技术
薄壁件的流道主要应用在航空航天设备上，比如拉瓦管、燃烧室及其地面试验台上，这些结构不仅要实现构成空气、燃气流动通道的基本功能，还应具有足够的强度和刚度，并尽可能保证流道的光顺性，减少对气流流动的影响。目前，此类薄壁件的加工主要采用成型电极加工，但加工时排水不利，导致电极及深孔内积碳，无法继续进行，而且加工面粗糙，流道容易产生偏斜；还可以采用氩弧焊焊接，但薄壁件采用氩弧焊焊接变形量大，对后续精车时保证流道槽的位置，造成很大的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空钎焊方法，使用镶块和本体的真空钎焊方法加工流道，尤其适用于薄壁件流道的加工。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，所述薄壁件为圆环件，所述圆环件上具有径向的流道，包括以下步骤：
沿薄壁件本体的环形表面的周向上车加工圆环台阶面；
在所述圆环台阶面上铣加工径向的流道预加工槽，并在所述流道预加工槽的槽体底面上加工沿所述圆环件径向设置的流道，流道的宽度小于槽体底面的宽度，流道两侧与槽体底面形成流道台阶；其中，所述流道的长度大于所述圆环台阶面的内外径差；
将加工好的镶块装配在所述流道台阶上；所述镶块与所述预加工槽的形状相同、大小匹配；
以所述镶块与所述预加工槽的接触面侧边上加工有钎焊倒角，钎焊倒角内填注钎料，进行真空钎焊，得到具有流道的薄壁件。
进一步的，沿薄壁件本体径向车加工圆环台阶面包括：
以薄壁件本体的中心孔定位，在其圆环周向表面上车加工所述圆环台阶面；所述圆环台阶面包括外环面和内环面，所述外环面高于内环面。
进一步的，将加工好的镶块安装在所述流到台阶上之前还包括：
在在所述外环面上的流道预加工槽的槽体侧面上加工第一倒角面；在所述内环面上的流道预加工槽的槽体侧面上加工第二倒角面；
在所述流道台阶表面上预置粘带钎料，钎料不相互搭接。
进一步的，以所述镶块与所述预加工槽的侧边为钎缝进行钎焊包括：
在镶块与所述的第一倒角面和第二倒角面之间分别形成的槽内涂注钎料。
进一步的，涂注钎料后还包括：
以所述薄壁件本体中心孔定位，车加工镶块压紧环；所述镶块压紧环的厚度与所述的圆环台阶面的台阶高度相等，所述镶块压紧环的直径与所述的圆环台阶面的内环面的外径相等；
将镶块压紧环压紧在所述内环面上，并压紧所述的镶块，形成薄壁毛坯件，将所述薄壁毛坯件整体入炉进行真空钎焊，将真空钎焊后的薄壁毛坯件车加工。
进一步的，在所述流道延伸至所述圆环件中心方向的薄壁件本体上加工半圆弧槽。
进一步的，将所述薄壁毛坯件整体入炉进行真空钎焊包括：
将所述的薄壁毛坯件放入冷态真空炉内抽真空2～3×10-2Pa，工作真空度4～6×10-2Pa；
首先，以40℃/h～80℃/h的速率加热到400～500℃，保温20～40min；
再次，以70℃/h～120℃/h的速率加热到900～1000℃，保温250～400min；
其次，再以90℃/h～200℃/h的速率加热到1010～1050℃，开始真空钎焊20min～30min；
最终，以80～100℃/h控温冷却至800～1000℃后，向炉内填充高纯氩气或氮气，使炉内压力达到6×104～8×104Pa后，启动风扇冷却至50℃～70℃出炉。
进一步的，对流道预加工槽1铣加工铣床转速为1000～1200r/min，进给量为400～500mm/min；
所述的第一倒角面的倒角面长度为2.5～4mm，倒角面角度为30～45°；所述的第二倒角面的倒角面长度为4～6mm，倒角面角度为30～45°。
进一步的，所述粘带钎料的厚度为0.1～0.15mm；
所述钎料的直径为
Figure BDA0003229893280000031
所述薄壁件本体和镶块的材料为AISI 304不锈钢。
进一步的，所述圆环台阶面的台阶加工高度为6～10mm；
流道预加工槽1在所述外环面上的加工深度为10～12mm、宽度为30～40mm、长度为50～80mm，所述流道预加工槽1在内环面上的加工深度为2～4mm、宽度为30～40mm、长度为50～80mm。
本发明的有益效果是：采用真空钎焊的方式进行加工，利用加工中心将流道上表面开挖以便加工流道，在流道上表面采用镶块和钎料做了流道真空钎焊结构，最终通过钎焊形成流道，解决了流道的加工难题。现在采用真空钎焊的方法，既能提高薄壁件流道内的光顺性，减小对气流的影响，降低性能损失，在保证强度的基础上又能减少薄壁件的变形，应用灵活，使用广泛，在真空钎焊的参数的设定时，考虑到了与热处理工艺兼容，实现了钎后整体变形量不大于0.2mm，极大的减少了流道的变形，保证产品质量，且缩短加工周期。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明图1的DD剖视结构示意图；
图3是本发明流道槽的俯视结构示意图；
图4是本发明流道槽轴向侧切放大结构示意图；
图5是本发明图1的AA剖视结构示意图。
图中所示：1、流道预加工槽；11、槽体底面；12、流道台阶；13、第一倒角面；14、第二倒角面；2、镶块；21、镶块台阶；3、镶块压紧环；4、薄壁件本体；41、半圆弧槽；5、圆环台阶面；51、外环面；52、内环面；6、流道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在薄壁件上的流道加工，主要采用成型电极加工，但加工时排水不利，导致电极及深孔内积碳，无法继续进行，而且加工面粗糙，流道容易产生偏斜；还可以采用氩弧焊焊接，但薄壁件采用氩弧焊焊接变形量大，对后续精车时保证流道槽的位置，造成很大的困难，故本发明提供了一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，具体的实施方案如下：
实施例1：一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，包括以下步骤：
步骤101：取厚度为15～30mm的圆环状薄壁件本体4，薄壁件本体4的材料为AISI304不锈钢；以中心孔定位，在薄壁件本体4的圆环周向表面上车加工圆环台阶面5，圆环台阶面5包括外环面51和内环面52，外环面51高于内环面52；在相隔角度为15°～20°的圆环台阶面5的径向表面上铣加工流道预加工槽1，并在流道预加工槽1延伸方向的槽体底面11上加工流道台阶12；同时，在流道预加工槽1延伸至圆环中心方向的薄壁件本体4上加工半圆弧槽41；
圆环台阶面5的台阶加工高度为6～10mm；流道预加工槽1在外环面51上的加工深度为10～12mm、宽度为30～40mm、长度为50～80mm，流道预加工槽1在内环面52上的加工深度为2～4mm、宽度为30～40mm、长度为50～80mm；
对流道预加工槽1铣加工铣床转速为1000～1200r/min，进给量为400～500mm/min。
步骤102：在外环面51上的流道预加工槽1的槽体侧面上加工第一倒角面13；在内环面52上的流道预加工槽1的槽体侧面上加工第二倒角面14；
第一倒角面13的倒角面的长度为2.5～4mm，倒角面角度为30～45°；第二倒角面14的倒角面的长度为4～6mm，倒角面角度为30～45°。
步骤103：线切割流道台阶12表面，并在流道台阶12表面上预置粘带钎料，钎料不相互搭接；粘带钎料的厚度为：0.1～0.15mm。
步骤104：取厚度、宽度及长度与流道预加工槽1相匹配的镶块2，镶块2的材料为AISI 304不锈钢；采用毛刺定位，将镶块2装配在步骤1)中流道预加工槽1内，镶块2具有镶块台阶21，镶块台阶21与圆环台阶面5相同，与圆环台阶面5同向重合安装在流道预加工槽1内，镶块2与流道台阶12配合，在镶块2的底部形成流道16；
步骤105：涂注钎料，在第一倒角面13和第二倒角面14与镶块2之间形成的槽内涂注钎料，钎料沿压紧本体3和镶块2的接触面连续、光滑的涂注，钎料直径为φ1.5～φ2mm。
步骤106：以中心孔定位，车加工厚度和直径分别与圆环台阶面5的台阶高度和内环面52的直径相匹配的镶块压紧环3，将镶块压紧环3压紧在薄壁毛坯件的内环面52上，并压紧镶块2；镶块压紧环3的材料为AISI 304不锈钢；得到薄壁毛坯件；
步骤107：将薄壁毛坯件放入冷态真空炉内抽真空2～3×10-2Pa，工作真空度4～6×10-2Pa；
首先，以40℃/h～80℃/h的速率加热到400～500℃，保温20～40min；
再次，以70℃/h～120℃/h的速率加热到900～1000℃，保温250～400min；
其次，再以90℃/h～200℃/h的速率加热到1010～1050℃，开始真空钎焊20min～30min；
最终，以80～100℃/h控温冷却至800～1000℃后，向炉内填充高纯氩气或氮气，使炉内压力达到6×104～8×104Pa后，启动风扇冷却至50℃～70℃出炉。
步骤108：将真空钎焊后的薄壁毛坯件，以半圆弧槽41的槽底为基准，以轴向2-4mm和径向1-2mm的余量车加工去除，用于防止钎后变形，最终，得到在环形薄壁件本体4上成型的流道16。
本发明通过在薄壁表面加工圆环台阶面5，并在该台阶面上加工流道，并采用镶块和钎料组成流道真空钎焊结构，最终通过真空钎焊工艺形成成型的流道6，解决了流道的加工难题，实现了钎后整体变形量不大于0.2mm，极大的减少了流道的变形，保证产品质量，且缩短加工周期，应用灵活，使用广泛。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，所述薄壁件为圆环件，所述圆环件上具有径向的流道，包括以下步骤：
沿薄壁件本体（4）的环形表面的周向上车加工圆环台阶面（5）；
在所述圆环台阶面（5）上铣加工径向的流道预加工槽（1），并在所述流道预加工槽（1）的槽体底面（11）上加工沿所述圆环件径向设置的流道（6），流道（6）的宽度小于槽体底面（11）的宽度，流道（6）两侧与槽体底面（11）形成流道台阶（12）；其中，所述流道（6）的长度大于所述圆环台阶面的内外径差；
将加工好的镶块（2）装配在所述流道台阶（12）上；所述镶块（2）与所述流道预加工槽（1）的形状相同、大小匹配；
以所述镶块（2）与所述流道预加工槽（1）的接触面侧边上加工有钎焊倒角，钎焊倒角内填注钎料，进行真空钎焊，得到具有流道的薄壁件。
2.如权利要求1所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，沿薄壁件本体（4）径向车加工圆环台阶面（5）包括：
以薄壁件本体（4）的中心孔定位，在其圆环周向表面上车加工所述圆环台阶面（5）；所述圆环台阶面（5）包括外环面（51）和内环面（52），所述外环面（51）高于内环面（52）。
3.如权利要求2所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，将加工好的镶块（2）安装在所述流道台阶（12）上之前还包括：
在所述外环面（51）上的流道预加工槽（1）的槽体侧面上加工第一倒角面（13）；在所述内环面（52）上的流道预加工槽（1）的槽体侧面上加工第二倒角面（14）；
在所述流道台阶（12）表面上预置粘带钎料，粘带钎料不相互搭接。
4.如权利要求3所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，以所述镶块（2）与所述流道预加工槽（1）的侧边为钎缝进行钎焊包括：
在镶块（2）与所述的第一倒角面（13）和第二倒角面（14）之间分别形成的槽内涂注钎料。
5.如权利要求4所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，涂注钎料后还包括：
以所述薄壁件本体（4）中心孔定位，车加工镶块压紧环（3）；所述镶块压紧环（3）的厚度与所述的圆环台阶面（5）的台阶高度相等，所述镶块压紧环（3）的直径与所述的圆环台阶面（5）的内环面（52）的外径相等；
将镶块压紧环（3）压紧在所述内环面（52）上，并压紧所述的镶块（2），形成薄壁毛坯件，将所述薄壁毛坯件整体入炉进行真空钎焊，将真空钎焊后的薄壁毛坯件车加工。
6.如权利要求1所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，在所述流道（6）延伸至所述圆环件中心方向的薄壁件本体（4）上加工半圆弧槽（41）。
7.如权利要求5所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，将所述薄壁毛坯件整体入炉进行真空钎焊包括：
将所述的薄壁毛坯件放入冷态真空炉内抽真空2～3×10Pa，工作真空度4～6×10Pa；
首先，以40℃/h～80℃/h的速率加热到400～500℃，保温20～40min；
再次，以70℃/h～120℃/h的速率加热到900～1000℃，保温250～400min；
其次，再以90℃/h～200℃/h的速率加热到1010～1050℃，开始真空钎焊20min～30min；
最终，以80～100℃/h控温冷却至800～1000℃后，向炉内填充高纯氩气或氮气，使炉内压力达到6×104～8×104Pa后，启动风扇冷却至50℃～70℃出炉。
8.如权利要求4所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，对流道预加工槽（1）铣加工铣床转速为1000～1200r/min，进给量为400～500mm/min；
所述的第一倒角面（13）的倒角面的长度为2.5～4mm，倒角面角度为30～45°；所述的第二倒角面（14）的倒角面的长度为4～6mm，倒角面角度为30～45°。
9.如权利要求3所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，所述粘带钎料的厚度为0.1～0.15mm；所述钎料的直径为∅1.5～∅2mm；所述薄壁件本体（4）和镶块（2）的材料为AISI 304不锈钢。
10.如权利要求2或3或4或5或7或8或9所述的一种基于真空钎焊的薄壁件流道成型方法，其特征在于，所述圆环台阶面（5）的台阶加工高度为6～10mm；
流道预加工槽（1）在所述外环面（51）上的加工深度为10～12mm、宽度为30～40mm、长度为50～80mm，所述流道预加工槽（1）在内环面（52）上的加工深度为2～4mm、宽度为30～40mm、长度为50～80mm。
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