[发明专利]一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及了一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备。

背景技术

钛合金焊接机匣因为成本较低、加工效率比较高、重量较轻的特点，在飞机动力装置中得到了大量应用。发动机涡轮整流支承机匣如图1、2所示，是该发动机涡轮部分的主承力件，结构上将涡轮后机匣与流道设计在一个焊接组合件上，是典型的全焊接结构机匣，机匣在直径方向为4层、6段悬臂焊接结构，多条氩弧焊缝集中在直径735mm、高度185mm的狭小空间内，焊缝累计长度约16m。本零件的特点为空间小、焊缝多、层数多、零件多。受钣金成型和焊接加工工艺特点的限制，此零件加工精度较低，为有效控制焊接变形，提高加工效率，有效限制零件的焊接变形，在去应力的同时，有效保证零件的结构尺寸，需要合理的方法及设备。

发明内容

本发明的目的是为了有效限制零件的焊接变形，保证零件的结构尺寸，特提供了一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备。

本发明提供了一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法，其特征在于：所述的悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法，采取由内到外，由中间到两边、由内层到外层的总体焊接顺序，为消除焊接应力，焊接后安排去应力热处理，由于零件的层数及焊接部位较多，焊接过程中应力较大，在完成内层焊接后进行中间热处理，目的是精密热校形校正，去除前期焊接应力，避免最终热处理时应力一次释放，热处理夹具如图3、4所示，减少后续焊接过程中焊接变形的积累，达到减少焊接变形的目的。在最终焊接完成后，组合加工前安排最终的去应力热处理。

背面的焊接过程中氩气保护，焊缝正面采用焊枪保护；设计焊接夹具，具体结构如图5、6所示，在消除焊接应力的同时，控制热处理过程中的热变形。

一种悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法的设备，包括热处理夹具和焊接夹具；

热处理夹具包括，底座1，固定支架2，定位盘3，吊挂4，定位环5，楔键6，轴7，压盖8，定位销栓9，定位块10；

底座1与定位环5通过焊接的形式连接为一体，定位环5为整体环，加工槽口及定位销的尺寸，位置公差控制在0.1以内；

定位盘3通过定位口与底盘焊接，轴7与定位盘3间隙配合，通过焊接方式连接。压盖8通过定位口及端面压紧零件，通过楔键6及轴7以楔紧的方式压紧零件；吊挂4与夹具主体通过螺纹和焊接的方式连接；

焊接夹具，包括底座11，双头螺栓12，定位销13，定位盘14，双头螺栓15，压钩16，定位块17，压盖18，压紧螺栓19，定位轴20，定位块21，螺帽22，圆柱头螺钉23，销子24，螺栓25，销子26；

定位块21通过销子24和螺栓25连接；定位块17通过销子26连接后与定位块21间隙配合，以压紧螺栓19压紧，零件支板头外型面与夹具定位块内型面间隙配合，双头螺栓15和压钩16、螺帽22固定压紧，控制零件焊接变形；

圆柱头螺钉23与定位盘14连接；定位销13与底座11过盈配合，与零件定位孔间隙配合；压盖18通过三根双头螺栓12连接，压紧零件，同时以压盖18和零件上的一个孔作为氩气通气孔，以底座11、定位盘14、定位块17、压盖18、定位轴20和定位块21将零件的内腔体密封，形成以零件、夹具组合的氩气腔体，实现典型零件的背面氩气保护。

本发明的优点：

本发明所述的悬臂、辐板式钛合金机匣焊接变形控制方法及设备，成功解决了复杂焊接结构机匣的焊接变形问题，能满足航空发动机金属密封圈的质量要求。此类零件不再需要采用笨重的整体铸造结构，为发动机减重和降低成本开辟了一条新路。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为涡轮整流支承机匣主视图；

图2为涡轮整流支承机匣俯视图；

图3为热处理夹具主视图；

图4为热处理夹具俯视图；

图5为焊接夹具主视图；

图6为主视图俯视图。

具体实施方式

实施例1