[发明专利]镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法及工装

权利要求书

1.一种镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制工装，其特征在于，该工装包括：垫块、支撑杆、底座、涨块、限位环、螺栓，具体结构如下：

支撑杆设置于内环和后机匣中段之间，支撑杆分别与后机匣中段内侧的垫块和内环外侧的底座通过螺纹连接，用于支撑内环和后机匣中段；在燃机的内环和后机匣中段之间通过T型支板组件连接处，内环的内侧面开设内环槽口，在内环槽口中分别设置涨块，在内环中设置限位环，限位环与涨块通过螺栓连接。

2.按照权利要求1所述的镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制工装，其特征在于，支撑杆为八个均布，内环槽口为八个均布。

3.一种利用权利要求1所述工装的镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法，其特征在于，利用线膨胀系数相近的材料刚性限位来控制焊接变形量，采用可满足焊接时刚性支撑和控制消除焊接残余应力变形工装结构，内环与八个T形支板组件形成八卦后，增加550℃的消除应力热处理工序，减少电子束焊前内环与支板根部的残余应力；所有焊接工序完成后，增加970℃真空固溶处理加720℃和620℃双时效处理，以求彻底消除焊后残余内应力，达到使用性能。

4.按照权利要求3所述的镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法，其特征在于，为较彻底消除焊后残余应力，增加固溶处理去应力，并采用所述工装，利用刚性限位来控制焊接变形量，同时带工装进行消除应力处理，将焊接变形量较准确地控制在要求的范围内。

5.按照权利要求3所述的镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法，其特征在于，利用线膨胀系数相近的工装材料刚性限位来控制焊接变形量，满足焊接和控制消除焊接残余应力变形，具体如下：

（1）依据GH4169镍基时效强化高温合金，抗氧化能力强，热强度高的特点，工装选用线膨胀系数相近的GH3030材料做刚性限位；

（2）将八个涨块分别装入内环的八个内环槽口内，限位环位于内环的内侧，通过螺栓拧紧力作用下，使限位环限制八个涨块移动，起到定位和刚性支撑作用；

（3）将八个支撑杆两端的正反螺纹分别拧紧八个垫块和八个底座，控制电子束焊接过程中后机匣中段的径向位移作用。

6.按照权利要求3所述的镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法，其特征在于，后机匣焊接过程如下：

（1）氩弧焊接内环与八个T形支板组件形成八卦后，增加消除应力热处理；将八个涨块分别装入内环的八个内环槽口内，通过螺栓拧紧力作用下，使限位环限制八个涨块移动，形成内环刚性支撑；同时，对焊接过程、热处理时起刚性限位作用；

（2）将八个支撑杆两端的正反螺纹分别拧紧八个垫块和八个底座，限制后机匣中段的径向位移；

（3）完成焊接工序后，增加真空固溶处理和双时效处理，以求彻底消除焊后残余内应力，达到使用性能，避免疲劳裂纹产生。

7.按照权利要求3所述的镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法，其特征在于，焊接变形控制措施如下：

（1）调整焊接顺序、优化焊接参数，氩弧焊接内环与八个T形支板组件形成八卦后，经X射线检测合格后，增加550℃±10℃、保温2.5～3小时的消除应力热处理工序，减少电子束焊前内环与T形支板组件根部的残余应力；

（2）将内环与T形支板组件形成的八卦与后机匣安装边、后机匣中段用氩弧焊定位后，在内环上依次装上涨块、限位环、螺栓，并在内环与后机匣中段之间依次装上垫块、支撑杆、底座达到刚性定位，控制电子束焊接过程中的径向位移，将部分焊接应力分解至后机匣外环焊缝处，从而减小内环与T形支板组件处的残余应力，稳定尺寸；

（3）所有焊接工序完成后，分解垫块、支撑杆、底座达到刚性定位，保留内环上的涨块、限位环、螺栓，入炉进行970℃±10℃、保温1小时真空固溶处理加双时效处理，以求彻底消除焊后残余内应力，达到使用性能，避免疲劳裂纹产生。

8.按照权利要求7所述的镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法，其特征在于，双时效处理如下：

（1）在所述970℃±10℃、保温1小时真空固溶处理后充氩气冷却至80℃以下；然后升温720℃±10℃时效处理、保温8小时；

（2）在炉内以50℃/小时的冷却速度降温至620℃±10℃，保温8小时，随炉冷却至室温，待零件完全冷却后卸下夹具。