[发明专利]斯特林机加热头部件的钎焊定位装置及真空钎焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种斯特林机加热头部件的钎焊定位装置及真空钎焊工艺。

背景技术

1816年英国的Robert Striling首先发明了外部燃烧闭式循环发动机，并制造了世界上第一台斯特林发动机，其后因燃气轮机和内燃机的相应出现，斯特林发动机并未得到广泛应用，随着近年可持续能源的快速发展，自1990年，以美国SES公司为代表的新能源公司将研发重点放在了碟式斯特林太阳能发电机组方向上，而加热头作为斯特林发动机的关键部件，材质采用高温合金，其可靠性直接影响着斯特林机的使用状态和性能，参考图1所示，斯特林机加热头部件一般包括回热腔1、活塞腔2以及连接回热腔1和活塞腔2之间的多个加热管3，回热腔1和活塞腔2顶端分别具有由位于上部的沉孔22和下部的通孔23构成的多个用于连接加热管3的焊接孔21；由于加热头部件内部充满高压、高温的工作气体，为满足热稳定性和热强度要求需保证加热头焊接后在高温高压环境下工作时不发生泄漏，斯特林发动机加热头部件通常采用钎焊工艺进行加工，目前使用的钎焊工艺主要为真空钎焊，现有技术中斯特林机加热头部件的真空钎焊工艺存在如下问题：采用的钎焊定位装置没有针对和结合斯特林机加热头部件的结构特点，定位不准，且在钎焊过程中易发生定位失效，从而导致钎焊件偏置以及钎料分布不均匀，出现钎焊件一侧钎料堆积，另一侧没有钎料或钎料极少的情况，直接影响钎焊工艺的效果；设置的钎焊接头间隙过小，影响了钎料的渗入与湿润，达不到全部焊合；设置的钎焊接头间隙太大，浪费钎料且降低了钎焊接头强度；另外，钎焊温度的控制以及钎焊后对钎焊件所进行的热处理也不合理规范，均影响了钎焊件的质量。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种定位准确、钎焊强度高、钎焊效果好的斯特林机加热头部件的钎焊定位装置及真空钎焊工艺。

本发明的技术手段如下：

一种斯特林机加热头部件的钎焊定位装置，包括：定位底板、分别设置在定位底板两端的回热腔定位组件和活塞腔定位组件、位于回热腔定位组件和活塞腔定位组件之间的支撑板、分别设置在活塞腔定位组件两端的固定柱Ⅰ和固定柱Ⅱ、两端分别连接固定柱Ⅰ和固定柱Ⅱ的由夹板体Ⅰ和夹板体Ⅱ构成的定位夹板；

所述回热腔定位组件包括定位座Ⅰ和定位柱Ⅰ；所述定位座Ⅰ具有内径与回热腔下部外径相配合的环状凸台Ⅰ和顶端连接环状凸台Ⅰ，底端连接定位底板的圆筒Ⅰ；所述定位柱Ⅰ下部置于定位座Ⅰ内，该定位柱Ⅰ下部外径与回热腔下部内径相配合；所述定位柱Ⅰ顶端设有多个与回热腔顶端具有的多个用于连接加热管的焊接孔位置一一对应的定位销；

所述支撑板上设有多条与加热管外径相配合的横向凹槽；

所述活塞腔定位组件包括定位座Ⅱ和定位柱Ⅱ；所述定位座Ⅱ具有内径与活塞腔下部外径相配合的环状凸台Ⅱ和顶端连接环状凸台Ⅱ，底端连接定位底板的圆筒Ⅱ；所述定位柱Ⅱ下部置于定位座Ⅱ内，该定位柱Ⅱ下部外径与活塞腔下部内径相配合；

所述定位夹板两端分别设有与固定柱Ⅰ和固定柱Ⅱ上部外径相配合的夹紧孔；所述定位夹板中心设有多个与活塞腔顶端具有的多个用于连接加热管的焊接孔位置一一对应、大小相同的定位孔；

进一步地，所述环状凸台Ⅰ上设有与回热腔下部具有的安装孔位置对应的固定孔；

进一步地，所述环状凸台Ⅱ上设有与活塞腔下部具有的安装孔位置对应的固定孔；

进一步地，所述夹板体Ⅰ和夹板体Ⅱ上设有通过螺栓把合的横向的连接孔；

进一步地，所述定位孔由夹板体Ⅰ和夹板体Ⅱ上分别设有的位置对应的半圆形定位槽构成；

进一步地，所述夹紧孔由夹板体Ⅰ和夹板体Ⅱ上分别设有的位置对应的半圆形夹紧槽构成；

进一步地，所述定位销的销柱直径与加热管外径相同，销头直径与加热管内径相同；

一种斯特林机加热头部件的真空钎焊工艺，包括如下步骤：

步骤一：将斯特林机加热头部件的回热腔、活塞腔分别安装到钎焊定位装置的回热腔定位组件和活塞腔定位组件上并通过螺栓固定；

步骤二：将多个加热管一端依次分别插入到回热腔顶端具有的多个焊接孔中同时将定位销的销头分别插入到每个加热管中，并保持加热管底端与焊接孔底端之间设置有0.03～0.05mm的均匀间隙；

步骤三：松开定位夹板两端的螺栓，将多个加热管另一端依次分别通过钎焊定位装置的定位夹板上具有的多个定位孔后插入到活塞腔顶端具有的多个焊接孔中，然后拧紧定位夹板两端的螺栓将加热管定位并保持加热管底端与焊接孔底端之间设置有0.03～0.05mm的均匀间隙；