一种风扇机匣组件的焊接加工方法及采用工装技术

一种风扇机匣组件的焊接加工方法及采用工装，属于焊接工艺技术领域，涉及一种风扇机匣组件的焊接加工方法及采用工装。本发明专利技术解决了焊接加工过程中出现的焊缝成型质量差、焊缝背面余高、变形严重、尺寸误差大及叶身防护困难等问题。本发明专利技术的焊接加工方法，包括如下步骤：焊前准备；定位；装配挡板；电子束焊接；焊后检查；装配热处理工装；真空热定型。所述挡板由上、下板组成。所述焊接固定工装，包括底盘、轴、压盖、定位环、支撑环及若干个压板。所述热处理工装，包括底板、盖板及若干个压块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接工艺
，涉及一种风扇机匣组件的焊接加工方法及采用工装。
技术介绍
风扇机匣组件为航空发动机的重要承力部件，材料为TC4，风扇机匣组件的外环与叶片配合处采用真空电子束焊接，焊缝为对接接头形式，轮廓为类似平行四边形(四角为圆弧过度)的复杂曲线。目前风扇机匣组件采用电子束焊接主要存在以下问题：零件尺寸难以控制、零件变形大、焊缝成型质量差以及叶片防护困难等。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种风扇机匣组件的焊接加工方法及采用工装，该焊接加工方法解决了焊接加工过程中出现的焊缝成型质量差、焊缝背面余高、变形严重、尺寸误差大及叶身防护困难等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种风扇机匣组件的焊接加工方法，包括如下步骤：步骤一：焊前准备集齐风扇机匣组件的各个组成零件：外环、叶片及内环，此外环直径尺寸预留1.2mm，去除外环、叶片及内环上的氧化层；将外环和内环固定在焊接固定工装上，再将叶片逐个装配到内、外环上，形成风扇机匣组件；步骤二：定位采用氩弧焊从外环的外表面对外环与叶片的连接处进行定位焊，定位焊过程中不添加焊丝；步骤三：装配挡板在外环内侧的叶片叶身上安装挡板，且挡板将叶片和外环的焊接处覆盖；步骤四：电子束焊接将固定在焊接固定工装上的风扇机匣组件固定在电子束焊机的转具上，移入电子束焊机的真空室，采用表面焦点对每个叶片与外环的连接处进行电子束焊接，保证焊缝背面余高不大于0.3mm；步骤五：焊后检查将风扇机匣组件从焊接固定工装上拆卸下来，对每个叶片与外环的焊缝依次进行目视检查、X光检查、荧光检查；步骤六：装配热处理工装将风扇机匣组件固定在热处理工装上，在室温状态下，热处理工装与风扇机匣组件的外环内侧壁之间具有间隙；步骤七：真空热定型将风扇机匣组件和热处理工装放置在真空炉内进行热处理，加热温度为700～750℃，保温时间为1.5～2小时。所述挡板由上、下板组成，在上、下板的两侧均设置有安装孔，上、下板通过安装孔相连接，上、下板之间具有空隙，且间隙的形状与叶片叶身截面形状相同，挡板的面积大于叶片和外环焊接处的面积。所述挡板材料与外环、叶片采用的材料相同，均为TC4。所述挡板为平行四边形机构。所述焊接固定工装，包括底盘、轴、压盖、定位环、支撑环及若干个压板，若干个压板沿圆周固定在底盘上，在底盘上、位于压板的内侧固定有定位环，在底盘上、位于定位环的内侧固定有支撑环，在底盘上、位于支撑环的上方设置有压盖，在压盖的底部设置有下止口，下止口与内环的台阶相配合。所述压板为倒L型，压板的顶部与底盘之间留有距离。所述支撑环的横截面为L型，支撑环的底部通过轴和设置在轴上的第一螺帽固定在底盘上，所述压盖通过轴和设置在轴上的第二螺帽固定在底盘上。所述热处理工装，包括底板、盖板及若干个压块，若干个压块沿圆周设置在底板上，在压块内侧的底板上设置有凸起，在底板的上方设置有盖板，在盖板的底部外边缘设置有外止口，外止口与外环的顶部相配合。在底板凸起的内侧壁上设置有内止口。所述压块为倒L型，压块的顶部与底板之间留有距离。所述压块通过第一支柱和设置在第一支柱上的第一斜楔固定在底板上，第一斜楔穿过第一支柱、位于压块的上方。所述压盖通过第二支柱和设置在第二支柱上的第二斜楔固定在底板上，第二斜楔穿过第二支柱、位于压盖的上方。在所述底板的外侧壁上设置有若干个吊环。本专利技术的有益效果：1)本专利技术通过电子束焊接外环和叶片，焊接过程稳定可控，采用的电子束焊接参数提高了焊缝的成型质量，控制了焊缝背面余高；2)本专利技术的焊接加工方法控制了焊接热量的输入，控制了焊接过程中组件的变形；3)本专利技术的挡板能够有效吸收电子束焊剩余能量，对叶片叶身防护效果显著；4)本专利技术采用的焊接固定工装满足风扇机匣组件氩弧焊定位及电子束焊接的要求，在焊接过程中满足了相应尺寸位置的支撑要求，对控制焊接变形有重要作用；5)本专利技术的外环焊接预留变形量真实反映了焊接前后风扇机匣组件直径的变化，满足了最终尺寸的要求，对其它相似组件的加工、焊接提供了重要借鉴作用；6)本专利技术的热处理工装对热处理过程中组件的校形有积极的作用，尤其保证了内、外环平面度、圆度及相对位置的要求。附图说明图1为风扇机匣组件的结构示意图；图2为本专利技术的挡板的结构示意图；图3为本专利技术的焊接固定工装与风扇机匣组件安装后的结构示意图；图4为本专利技术的热处理工装与风扇机匣组件安装后的结构示意图；图中，1--外环，101--止口，2—叶片，3--内环，31—台阶，4--上板，5--下板，6--底盘，7--轴，8—第一螺帽，9--压盖，91—下止口，10--压板，11--第二螺帽，12--定位环，13--支撑环，14--底板，141—内止口，142—凸起，15--压块，16—第一斜楔，17—第一支柱，18--盖板，181—外止口，19--吊环，20—第二斜楔，21—第二支柱，22--安装孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1～4所示，一种风扇机匣组件的焊接加工方法，具体包括如下步骤：步骤一：焊前准备集齐风扇机匣组件的各个组成零件：外环1、叶片2及内环3，此外环1直径尺寸预留1.2mm，为外环1焊接预留变形量；对外环1、叶片2及内环3进行酸洗，以便去除氧化层；将外环1和内环3固定在焊接固定工装上，再将叶片2逐个装配到内、外环上，形成风扇机匣组件；将外环1和内环3固定在焊接固定工装上的过程：将内环3放置在支撑环13上，在内环3的台阶31上盖上压盖9，压盖9的下止口91与内环3的台阶31相配合、定位，同时内环3底端的外侧壁与支撑环13的内侧壁紧密接触；外环1安装在定位环12的外侧，外环1的内侧壁与定位环12的外侧壁紧密接触，在外环1底部的止口101上盖上压板10，并旋入压板10上部的螺母，从而使外环1固定、定位；步骤二：定位对固定好的风扇机匣组件进行定位焊：采用氩弧焊从外环1的外表面对外环1与叶片2的相连接处进行定位焊，不添加焊丝，超过0.2mm的焊点采用合金旋转锉打磨齐平；步骤三：装配挡板为了防止电子束流烧伤叶片2叶身，在焊接前安装挡板，安装挡板过程：先将挡板的上、下板分别放置在叶片2叶身的上、下方，使叶片2叶身固定在上、下板之间的空隙内，对正上、下板的安装孔22后，采用铁丝或铜丝将对正的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风扇机匣组件的焊接加工方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：焊前准备集齐风扇机匣组件的各个组成零件：外环、叶片及内环，此外环直径尺寸预留1.2mm，去除外环、叶片及内环上的氧化层；将外环和内环固定在焊接固定工装上，再将叶片逐个装配到内、外环上，形成风扇机匣组件；步骤二：定位采用氩弧焊从外环的外表面对外环与叶片的连接处进行定位焊，定位焊过程中不添加焊丝；步骤三：装配挡板在外环内侧的叶片叶身上安装挡板，且挡板将叶片和外环的焊接处覆盖；步骤四：电子束焊接将固定在焊接固定工装上的风扇机匣组件固定在电子束焊机的转具上，移入电子束焊机的真空室，采用表面焦点对每个叶片与外环的连接处进行电子束焊接，保证焊缝背面余高不大于0.3mm；步骤五：焊后检查将风扇机匣组件从焊接固定工装上拆卸下来，对每个叶片与外环的焊缝依次进行目视检查、X光检查、荧光检查；步骤六：装配热处理工装将风扇机匣组件固定在热处理工装上，在室温状态下，热处理工装与风扇机匣组件的外环内侧壁之间具有间隙；步骤七：真空热定型将风扇机匣组件和热处理工装放置在真空炉内进行热处理，加热温度为700～750℃，保温时间为1.5～2小时。

【技术特征摘要】
1.一种风扇机匣组件的焊接加工方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：焊前准备
集齐风扇机匣组件的各个组成零件：外环、叶片及内环，此外环直径尺寸预留1.2mm，
去除外环、叶片及内环上的氧化层；将外环和内环固定在焊接固定工装上，再将叶片逐个装
配到内、外环上，形成风扇机匣组件；
步骤二：定位
采用氩弧焊从外环的外表面对外环与叶片的连接处进行定位焊，定位焊过程中不添加焊
丝；
步骤三：装配挡板
在外环内侧的叶片叶身上安装挡板，且挡板将叶片和外环的焊接处覆盖；
步骤四：电子束焊接
将固定在焊接固定工装上的风扇机匣组件固定在电子束焊机的转具上，移入电子束焊机
的真空室，采用表面焦点对每个叶片与外环的连接处进行电子束焊接，保证焊缝背面余高不
大于0.3mm；
步骤五：焊后检查
将风扇机匣组件从焊接固定工装上拆卸下来，对每个叶片与外环的焊缝依次进行目视检
查、X光检查、荧光检查；
步骤六：装配热处理工装
将风扇机匣组件固定在热处理工装上，在室温状态下，热处理工装与风扇机匣组件的外
环内侧壁之间具有间隙；
步骤七：真空热定型
将风扇机匣组件和热处理工装放置在真空炉内进行热处理，加热温度为700～750℃，保
温时间为1.5～2小时。
2.根据权利要求1所述的风扇机匣组件的焊接加工方法，其特征在于所述挡板由上、下
板组成，在上、下板的两侧均设置有安装孔，上、下板通过安装孔相连接，上、下板之间具
有空隙，且间隙的形状与叶片叶身截面形状相同，挡板的面积大于叶片和外环焊接处的面积。
3.权利要求1所述的风扇机匣组件的焊接加工方法采...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪建成，曲伸，邵天巍，杨秀娟，齐艳明，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21