專利名稱：一種用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具。
背景技術(shù)：
新型航空發(fā)動機(jī)的封嚴(yán)圈、W環(huán)和導(dǎo)流管均為精密成形件，其對尺寸精度和變形量的要求很高，采用常規(guī)焊接方法難以實(shí)現(xiàn)它們的可靠連接和成形。如封嚴(yán)圈零件的直徑大、設(shè)計(jì)尺寸嚴(yán)格，液漲成形對焊縫質(zhì)量要求高，工業(yè)上曾經(jīng)采用過激光焊方法進(jìn)行對接焊，但焊縫成形較差且焊縫兩端存在局部燒穿，因此，該零件長期依靠進(jìn)口滿足發(fā)動機(jī)研制需求。采用微束等離子焊接方法解決了上述技術(shù)問題，微束等離子焊是一種精密焊接方 法，其具有焊縫成形質(zhì)量高、焊縫寬度窄(通常焊縫寬度與板厚相當(dāng))以及焊后變形量小等特點(diǎn)，特別適合對接厚度在0. 3mm以下的薄壁合金帶材的焊接。但是，對于厚度在0. 3mm以下的薄壁合金帶材焊接有十分嚴(yán)格的裝配要求，其對接間隙最大不能超過母材厚度的20%，錯(cuò)邊量最大不能超過母材厚度的40%，否則極易形成燒穿，因此，用于超薄合金帶材焊接的夾具對焊后成形及其質(zhì)量起著十分關(guān)鍵的作用。目前常用的琴鍵式焊接夾具是在單層壓板上設(shè)置有一個(gè)類似于琴鍵形狀的壓頭，用來專門壓緊焊接帶材，但是這樣結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)是對于超薄帶材本身會帶來損傷，而且單層壓板結(jié)構(gòu)不利于隨時(shí)根據(jù)待焊接的帶材調(diào)節(jié)夾具的夾持松緊度。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的焊接夾具不能滿足薄壁合金帶材精密焊接需求的問題，本發(fā)明提供一種用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具，能夠滿足超薄材料的對接裝配要求，且焊縫成形質(zhì)量高、變形量極小，焊縫力學(xué)性能數(shù)據(jù)達(dá)到了母材相應(yīng)性能指標(biāo)。本發(fā)明的用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具包括上層壓板、下層壓板、銅墊板和底座，上層壓板裝配在下層壓板上，銅墊板鑲嵌在底座上，上層壓板和下層壓板兩端開有通槽，通過貫穿通槽的固定螺栓固定在底座上，其中所述的上層壓板是兩塊長方形壓板，下層壓板是兩塊具有楔形壓板頭的長方形壓板，兩塊下層壓板的楔形壓板頭相對設(shè)置，與位于下層壓板下方的銅墊板共同形成壓緊機(jī)構(gòu)，銅墊板中央沿長度方向銑有2mm寬的焊接成型槽，并每隔50mm鉆有直徑為Imm的背面氬氣保護(hù)孔，同時(shí)在兩個(gè)楔形壓板頭上銑有防干涉槽；所述的上層壓板靠近壓緊機(jī)構(gòu)的一側(cè)邊緣，每隔40mm裝配有一個(gè)頂緊螺栓，下層壓板上對應(yīng)于每兩個(gè)頂緊螺栓的中間位置上，沿下層壓板寬度方向開有槽。其中所述的通槽沿壓板寬度方向的長度大于固定螺栓的直徑8mm。所述的防干涉槽距銅墊板表面3mm,寬度為2. 5mm。所述的下層壓板上槽的寬度為7mm，深度為下層壓板厚度的2/3。本發(fā)明的特點(diǎn)和有效果是
(I)本發(fā)明的壓板是雙層結(jié)構(gòu)，在上層壓板靠近焊接定位槽一側(cè)邊緣裝有一排螺栓，螺栓間距40mm，向下擰螺栓頂緊下層板，能保證壓板與對接接頭的可靠貼合壓緊；上層壓板和下層壓板的兩端開有通槽，且通槽的直徑大于頂緊螺栓的直徑8mm，這樣壓板間距可進(jìn)行O 8_自由調(diào)節(jié),對于焊接厚度在I. 5mm以下的板材、超薄帶材均適用,有利于保證焊前裝配精度和焊接工藝參數(shù)優(yōu)化；
(2)本發(fā)明的下層壓板是整體壓緊結(jié)構(gòu)，同傳統(tǒng)的琴鍵式夾具相比有利于保證對接接頭在壓板下壓時(shí)的整體剛性，并避免琴鍵壓頭對超薄帶材的損傷，同時(shí)，在下層壓沿寬度方向開槽，這樣減少了下層板對應(yīng)頂緊螺栓位置的局部剛性，保證了壓板對于對接接頭均勻、可靠壓緊，壓緊力可通過壓緊螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)；
(3)下層壓板的楔形壓板頭上銑有防干涉槽，以焊接0.2mm帶材為例，壓板間距為3mm，再加上共計(jì)5_防干涉槽，這樣可以使用最大焊槍噴嘴為8_，有利于加強(qiáng)對焊縫的氬氣保護(hù)效果。


圖I是本發(fā)明的用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具的結(jié)構(gòu)主視圖；
圖2是本發(fā)明的用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具的結(jié)構(gòu)俯視 圖3是本發(fā)明的用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具的結(jié)構(gòu)右視 其中，I :上層壓板；2 :下層壓板；3 :銅墊板；4 :底座；5 :固定螺栓；6 :頂緊螺栓；7 :槽；8 :通槽；9 :防干涉槽；10 :焊接成型槽。
具體實(shí)施例方式用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具包括上層壓板(I)、下層壓板(2)、銅墊板(3)和底座(4)，上層壓板(I)通過如圖所示的螺栓裝配在下層壓板(2)上，銅墊板(3)鑲嵌在底座上(4)，上層壓板(I)和下層壓板(2)兩端開有通槽(8)，通過貫穿通槽的固定螺栓(5)固定在底座(4)上，其中所述的上層壓板(I)是兩塊長方形壓板，下層壓板(2)是兩塊具有楔形壓板頭的長方形壓板，兩塊下層壓板(2)的楔形壓板頭相對設(shè)置，與位于下層壓板(2)下方的銅墊板(3)共同形成壓緊機(jī)構(gòu)，銅墊板中央沿長度方向銑有寬度為2mm焊接成型槽
(10)，并每隔50mm鉆有直徑為Imm的背面氬氣保護(hù)孔，同時(shí)在兩個(gè)楔形壓板頭上銑有防干涉槽(9);所述的上層壓板(I)靠近焊接定位槽的一側(cè)邊緣，每隔40mm裝配有一個(gè)頂緊螺栓
(6)，下層壓板(2)上對應(yīng)于每兩個(gè)頂緊螺栓(6)的中間位置，沿下層壓板(2)寬度方向開有槽(7)。其中所述的通槽(8)沿壓板寬度方向的長度大于固定螺栓(5)的直徑8mm。所述的防干涉槽(9)距焊接定位槽底面3mm，寬度為2. 5mm。所述的下層壓板(2)上槽(7)的寬度為7mm，深度為下層壓板(2)厚度的2/3。實(shí)施例I
采用發(fā)明設(shè)計(jì)的上述焊接夾具裝配焊接封嚴(yán)圈零件，具體步驟如下
封嚴(yán)圈材料為GH738合金帶材，供貨狀態(tài)為退火態(tài)，最終熱處理狀態(tài)為固溶+時(shí)效態(tài)，其主要化學(xué)成分見表I。表I GH738合金冷軋帶材的主要化學(xué)成分mm> %雜鍾.. ,不計(jì)
C Cr Al Mo Tl Co B Zr Ni Si Ik S P Fe Cu
0.02 IMO 1.20 150 215 12—OCH ￠.003 0.02(101
f 020 0.20 M15 1.0 0.50
^JQ|>21J~liO|~5X>3[~3i5;~llCi3rOJ10[~0 l|0 | |
(I)焊前準(zhǔn)備
焊前采用激光切割下料，帶材尺寸為2580mmX 100mm,并附帶50mmX30mm焊接試片不少于4片，用于工藝參數(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)，焊前對接頭端面及接頭兩側(cè)約3mm區(qū)域，采用不銹鋼絲刷進(jìn)行拋光處理，去除表面氧化層并呈金屬光澤，用丙酮或酒精對焊接夾具裝配面和焊前 清理區(qū)域進(jìn)行清洗，去除油污及其它外來物。(2)裝配壓緊
將待焊試片或零件放置在焊接夾具上，接頭正對焊接成型槽中央，先將一側(cè)試片或零件單面固定，調(diào)整上層壓板(I)與接頭間距在2. 5 3mm之間，擰緊上層壓板兩端的固定螺栓(5)，微調(diào)頂緊螺栓(6)，保證均勻壓緊，再將另一側(cè)試片或零件按同樣方法裝配壓緊，其間應(yīng)盡量保證對接接頭間有一定的貼合力，有利于減少間隙，保證裝配對接間隙公差，防止燒穿，最后同時(shí)調(diào)整兩個(gè)頂緊螺栓(5)，使試片或零件與銅墊板(3)處處貼合良好，保證裝配錯(cuò)邊在允許公差范圍。(3)焊機(jī)及機(jī)器人調(diào)教
焊前檢查鎢極燒損情況，發(fā)現(xiàn)鎢極尖端氧化甚至燒損發(fā)黑時(shí)應(yīng)及時(shí)重新磨制鎢極，檢查焊機(jī)水冷、氣路以及故障報(bào)警等，確保無任何問題。對機(jī)器人路徑進(jìn)行示教，保證移動路徑不偏離待焊接頭，基本編程指令如下 ArcLStart pi, v20, seaml，weldl, fine, tweldgun;
ArcLEnd p2，v20, seaml, weldl, fine, twe ldgun;
(4)工藝參數(shù)驗(yàn)證及焊接
將裝配好的待焊試片先進(jìn)行工藝參數(shù)驗(yàn)證，一般至少試驗(yàn)2對，確保工藝參數(shù)穩(wěn)定性，在焊接正式零件時(shí)，在起弧、收弧位置加裝引弧板和收弧板，具體焊接工藝參數(shù)見表2。表2微束等離子焊接高溫合金試驗(yàn)工藝參數(shù)
材料IIlI焊接嫜接離子氣哦嘴鎢極
US-保護(hù)氣流量
電流電流遽度 n璧us 宣
360 瓶 95%Ar-5%
GH73 OJmUrn LOm
4JA 8,8A mm/mi 0 I5L/mi H2 8 inin m
nn 7JL/mm
(5)目視檢查
目視檢查試片或零件的焊縫外觀與母材應(yīng)圓滑過度，焊接接頭表面應(yīng)無裂紋、燒穿、焊瘤以及焊接飛濺物，對接接頭的錯(cuò)位不大于母材厚度的20%。
(6)滲透檢查
按HB/Z61-1998檢查焊縫的滲透性，焊縫表面無線性顯示。
權(quán)利要求
1.一種用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具，其特征在于包括上層壓板、下層壓板、銅墊板和底座，上層壓板裝配在下層壓板上，銅墊板鑲嵌在底座上，上層壓板和下層壓板兩端開有通槽，通過貫穿通槽的固定螺栓固定在底座上，其中所述的上層壓板是兩塊長方形壓板，下層壓板是兩塊具有楔形壓板頭的長方形壓板，兩塊下層壓板的楔形壓板頭相對設(shè)置，與位于下層壓板下方的銅墊板共同形成壓緊機(jī)構(gòu)，銅墊板中央沿長度方向銑有2mm寬的焊接成型槽，并每隔50mm鉆有直徑為Imm的背面氬氣保護(hù)孔，同時(shí)在兩個(gè)楔形壓板頭上銑有防干涉槽；所述的上層壓板靠近壓緊機(jī)構(gòu)的一側(cè)邊緣，每隔40mm裝配有一個(gè)頂緊螺栓，下層壓板上對應(yīng)于每兩個(gè)頂緊螺栓的中間位置上，沿下層壓板寬度方向開有槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具，其特征在于所述的通槽沿壓板寬度方向的長度大于固定螺栓的直徑8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具，其特征在于所述的防干涉槽距銅墊板表面3mm,寬度為2. 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具，其特征在于所述的下層壓板上槽的寬度為7mm，深度為下層壓板厚度的2/3。
全文摘要
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具。其結(jié)構(gòu)包括上層壓板、下層壓板、銅墊板和底座，其中所述的上層壓板是兩塊長方形壓板，下層壓板是兩塊具有楔形壓板頭的長方形壓板，兩塊下層壓板的楔形壓板頭相對設(shè)置，與位于下層壓板下方的銅墊板共同形成壓緊機(jī)構(gòu)，銅墊板中央沿長度方向銑有2mm寬的焊接成型槽，并每隔50mm鉆有直徑為1mm的背面氬氣保護(hù)孔，同時(shí)在兩個(gè)楔形壓板頭上銑有防干涉槽；所述的上層壓板靠近壓緊機(jī)構(gòu)的一側(cè)邊緣，每隔40mm裝配有一個(gè)頂緊螺栓，下層壓板上對應(yīng)于每兩個(gè)頂緊螺栓的中間位置上，沿下層壓板寬度方向開有槽。本發(fā)明的用于薄壁合金帶材精密焊接的夾具對于焊接厚度在1.5mm以下的板材、超薄帶材均適用，有利于保證焊前裝配精度和焊接工藝參數(shù)優(yōu)化。
文檔編號B23K37/04GK102825371SQ20121026755
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者宋文清, 高山, 曲伸, 李文學(xué), 帥焱林 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司