CN115740987A - 一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于不规则零件制造技术领域，特别涉及一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法。其技术方案为：一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，包括以下步骤：S1：根据矩形带翅形零件的空心矩形管的尺寸计算分两部分后的展开尺寸，并根据两部分的展开尺寸下料得到两块矩形板；S2：对矩形板进行折边，得到半矩形管；S3：将半矩形管的外形尺寸加工到计算值；S4：将两块半矩形管拼接并固定，对两块半矩形管的间隙进行拼焊，得到空心矩形管；S5：在空心矩形管的外部焊接翅形结构。本发明提供了一种采用折边和焊接技术制备燃机高精度翅形薄壁异形件的方法。
Description
技术领域
本发明属于不规则零件制造技术领域，特别涉及一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法。
背景技术
重型燃气轮机的排气缸中有一些不规则形状的薄壁零件，如矩形翅形零件(图1和图2所示)。这些零件由于材料及形状特殊通常无法采用型材直接进行制造，采用钢板或者锻件方钢加工时，材料利用率低，加工时由于刚性差存在变形、震纹等缺陷，难以满足要求，而采用折边机成型与焊接技术方式可实现此类零件大批量、低成本快速生产制造。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种采用折边和焊接技术制备燃机高精度翅形薄壁异形件的方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，包括以下步骤：
S1：根据矩形带翅形零件的空心矩形管的尺寸计算分两部分后的展开尺寸，并根据两部分的展开尺寸下料得到两块矩形板；
S2：对矩形板进行折边，得到半矩形管；
S3：将半矩形管的外形尺寸加工到计算值；
S4：将两块半矩形管拼接并固定，对两块半矩形管的间隙进行拼焊，得到空心矩形管；
S5：在空心矩形管的外部焊接翅形结构。
本发明先下料两块矩形板作为空心矩形管的原料，再通过折边和焊接得到翅形薄壁异形件，可实现燃气轮机排气缸中大尺寸薄壁异形零件批量、低成本、高效生产制造。
作为本发明的优选方案，在步骤S1中，矩形板的长度L＝πR-1/2πt+A+B-2R-t+s；
其中，R为空心矩形管折边处的圆角外径，A为空心矩形管的长度，B为空心矩形管的宽度，t为空心矩形管的壁厚，s为焊接收缩量。计算矩形板的尺寸时，增加矩形板两侧放量尺寸，便于后期加工。
作为本发明的优选方案，在步骤S1中，对下料后的矩形板进行校平处理，控制矩形板的平面度≤1mm。
作为本发明的优选方案，在步骤S2中，折边后，加工去除余量保证长度、宽度及对角线长度尺寸误差≤0.05mm。
作为本发明的优选方案，在步骤S3中，将半矩形管的外形尺寸加工到计算值时，在半矩形管的边缘加工出焊接坡口。
作为本发明的优选方案，在步骤S4中，采用背氩装置及压紧防变形装置夹紧两块半矩形管，将成型后工件进行装配，将拼接坡口处进行对齐，保证焊接坡口间隙≤0.20mm，焊接坡口两侧错边量≤0.20mm；
作为本发明的优选方案，在步骤S4中，清洗焊接坡口两侧≥100mm区域内污物后，再对两块半矩形管进行焊接。
作为本发明的优选方案，在步骤S4中，采用氩弧焊焊接方法完成两块半矩形管的对接纵缝焊接。
作为本发明的优选方案，在步骤S4中，焊接后，修磨焊缝表面光滑平整，对焊缝进行渗透检验。
作为本发明的优选方案，在步骤S4中，焊接后，对拼焊后的矩形管进行多次校型。
本发明的有益效果为：
本发明先下料两块矩形板作为空心矩形管的原料，在通过折边和焊接得到翅形薄壁异形件，可实现燃气轮机排气缸中大尺寸薄壁异形零件批量、低成本、高效生产制造。
附图说明
图1是翅形薄壁异形件的结构示意图；
图2是翅形薄壁异形件焊接位置的示意图；
图3是空心矩形管的俯视图；
图4是矩形板的结构示意图；
图5是压紧装置与空心矩形管的装配图；
图6是压紧装置的结构示意图；
图7是氩气隔热罩的结构示意图；
图8是背氩装置的结构示意图。
图中：1-空心矩形管；2-翅形结构；3-压紧装置；4-调整螺钉；5-氩气隔热罩；6-背氩装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1～图4所示，本实施例的用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，用于加工轴向长度≥500mm、宽度≥450mm、壁厚≤2mm的零件。根据矩形带翅形零件中的空心矩形管1中径尺寸和宽度尺寸分两件计算空心矩形管1的展开尺寸两侧放量并进行展开(中径展开尺寸)，其展开长度应综合考虑材料的成型延展及焊缝的收缩量。采用折边机对两块矩形板进行折边，然后采用机械加工将外形尺寸加工到计算值。如图5所示，再采用背氩及固定装置固定，采用钨极氩弧焊进行对接焊缝的拼焊；对焊缝进行修磨和无损探伤，最后进行线切割去除余量。
本发明采用的具体技术方案如下：
T1：根据空心矩形管1的壁厚t、长度A、宽度B、圆角外径R及拼焊位置(拼焊位置与空心矩形管中心的距离为C)的几何尺寸，按中径进行展开，获得单件半矩形管的展开图(如图2所示为矩形板的结构示意图)，其中矩形板的长度L＝πR-1/2πt+A+B-2R-t+s；其中，s为焊缝收缩量；
T2：对矩形板按展开图尺寸单边放量3～5mm进行下料，对翅形零件按展开图激光切割下料；
T3：对下料后的矩形板进行校平处理，控制其平面度≤1mm；
T4：计算折边机折边内径尺寸及起始线，然后采用折边机成型方式完成半矩形管成型，成型后加工去除余量保证长度、宽度及对角线长度尺寸误差≤0.05mm；
T5：采用机械加工方式加工去除折边成型余量并加工出钝边1mm，单侧角度30°外侧焊接坡口；
T6：如图5～图8所示，采用背氩装置6及压紧装置3夹紧半矩形管工件，半矩形管与背氩装置6之间设置氩气隔热罩5，在压紧装置3上使用调整螺钉4调节半矩形管工件，将两块半矩形管进行装配，将焊接坡口处进行对齐，保证焊接坡口间隙≤0.20mmmm，焊接坡口两侧错边量≤0.20mm；
T7：采用无水酒精或丙酮清洗焊接坡口两侧100mm区域油污等污物；
T8：采用氩弧焊焊接方法完成对接纵缝的焊接；
T9：修磨焊缝表面光滑平整；
T10：对焊缝进行渗透检验；
T11：对拼焊后的工件再次进行多次校型；
T12：在空心矩形管1外焊接翅形结构2；其中，翅形结构2采用线切割的方式下料。
本发明利用特殊的工艺方法及装置，可实现燃气轮机排气缸中大尺寸薄壁异形零件批量、高效生产制造。采用折边后拼焊方法可实现低成本、高效生产，制造过程中采用了背氩装置6与辅助压型装置，降低了纵缝拼焊的焊接难度，解决了高Cr马氏体不锈钢薄壁件焊接变形大、刚性差，焊接过程中易产生氧化、波浪变形、熔穿、未焊透等问题，采用手工氩弧焊焊接技术可有效降低焊接变形，提高焊缝质量。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据矩形带翅形零件的空心矩形管(1)的尺寸计算分两部分后的展开尺寸，并根据两部分的展开尺寸下料得到两块矩形板；
S2：对矩形板进行折边，得到半矩形管；
S3：将半矩形管的外形尺寸加工到计算值；
S4：将两块半矩形管拼接并固定，对两块半矩形管的间隙进行拼焊，得到空心矩形管(1)；
S5：在空心矩形管(1)的外部焊接翅形结构(2)。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S1中，矩形板的长度L＝πR-1/2πt+A+B-2R-t+s；
其中，R为空心矩形管(1)折边处的圆角外径，A为空心矩形管(1)的长度，B为空心矩形管(1)的宽度，t为空心矩形管(1)的壁厚，s为焊接收缩量。
3.根据权利要求1所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S1中，对下料后的矩形板进行校平处理，控制矩形板的平面度≤1mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S2中，折边后，加工去除余量保证长度、宽度及对角线长度尺寸误差≤0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S3中，将半矩形管的外形尺寸加工到计算值时，在半矩形管的边缘加工出焊接坡口。
6.根据权利要求5所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S4中，采用背氩装置(6)及压紧防变形装置夹紧两块半矩形管，将成型后工件进行装配，将拼接坡口处进行对齐，保证焊接坡口间隙≤0.20mm，焊接坡口两侧错边量≤0.20mm。
7.根据权利要求5所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S4中，清洗焊接坡口两侧≥100mm区域内污物后，再对两块半矩形管进行焊接。
8.根据权利要求1所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S4中，采用氩弧焊焊接方法完成两块半矩形管的对接纵缝焊接。
9.根据权利要求1所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S4中，焊接后，修磨焊缝表面光滑平整，对焊缝进行渗透检验。
10.根据权利要求9所述的一种用于燃机高精度翅形薄壁异形件制备方法，其特征在于：在步骤S4中，焊接后，对拼焊后的矩形管进行多次校型。
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