航空散热器焊接后保证多接口尺寸的控制方法与流程

本发明属于航空铝制板翅式散热器加工技术领域，具体是散热器焊接后保证多接口尺寸的控制方法。

背景技术：

如图1～图2所示，为一种航空铝制板翅式散热器产品，其产品本身有多个接口管嘴及多个安装座，且各接口管嘴与接口管嘴、接口管嘴与安装座间位置尺寸公差要求较严，产品将各个零件焊接组成总成产品的过程中，由于焊缝较多，多个焊缝接头形式不同，焊缝形状不同，焊接收缩、焊接变形的大小及方向难以控制，导致产品焊接完毕后位置尺寸公差不能保证，满足不了产品装机需求，偏离设计要求，造成批量报废、或批量返修。使产品在实现过程中出现了工艺技术瓶颈，无法完成产品交付，已严重影响到科研生产进度。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种航空散热器焊接后保证多接口尺寸的控制方法，解决现有航空散热器在焊接过程中存在的焊缝较多，多个焊缝接头形式不同，焊缝形状不同，焊接收缩、焊接变形的大小及方向难以控制的问题。

本发明的基本思路是：将散热器总成产品上多条形状复杂、线条不规则的焊缝拆分、组合到小组件上，让焊接收缩及变形量在各小组件上完成，再在小组件上预留修配余量，使焊接变形利用修配余量进行纠正。同时在总成上减少焊缝数量，留下规则的和焊接收缩方向一致的焊缝进行焊接，最终通过焊接工装上的可动芯轴及偏心轴控制和调整组件上的预留焊接收缩量，保证产品焊接后各接口尺寸精度。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

航空散热器焊接后保证多接口尺寸的控制方法，将散热器拆分为包含接口管嘴、安装座的第一部分和不包含接口管嘴、安装座的第二部分；其中，第一部分单独焊接，并在第一部分上预留修配余量用以纠正第一部分的焊接变形量，然后焊接第一部分与第二部分，且焊接时通过焊接工装预留第一部分与第二部分焊接时产生的焊接变形量。

优选的，所述控制方法运用于铝合金板翅式散热器的氩弧焊接。

优选的，所述第一部分单独焊接时，采用焊接工装预留焊接变形量。

优选的，拆分散热器时，第一部分和第二部分之间焊接的焊缝类型只有一种，且焊接变形方向一致。

优选的，所述焊接工装包括可沿着焊接变形方向移动的焊接芯轴，以及偏心方向与焊接变形方向垂直的可转动偏心轴。

优选的，所述第一部分和第二部分的焊接在同一套焊接工装上进行，即第一部分单独焊接以及将第一部分与第二部分焊接时都在同一套焊接工装上进行。

优选的，航空散热器焊接后保证多接口尺寸的控制方法包括以下步骤：

步骤一，将散热器拆分为不包含接口管嘴、安装座的散热器芯子组件，以及包含接口管嘴、安装座的第一集液槽组件、第二集液槽组件、第三集液槽组件、第四集液槽组件；

步骤二，分别独立焊接第一集液槽组件、第二集液槽组件、第三集液槽组件、第四集液槽组件上的接口管嘴和安装座，并且分别在第一集液槽组件、第二集液槽组件、第三集液槽组件、第四集液槽组件与散热器芯子组件的连接端面上预留修配余量；

步骤三，将已焊接完成并留有修配余量的第一集液槽组件、第二集液槽组件、第三集液槽组件、第四集液槽组件与散热器芯子组件模拟装配并修配连接端面，保证间隙均匀；

步骤四，通过焊接工装将散热器芯子组件与第一集液槽组件、第二集液槽组件、第三集液槽组件、第四集液槽组件焊接，焊接前通过焊接工装预留焊接变形量。

优选的，所述步骤三中采用与散热器芯子组件结构、外形以及尺寸一致的结构件替代散热器芯子组件与第一集液槽组件、第二集液槽组件、第三集液槽组件、第四集液槽组件模拟装配。

与现有技术相比，本发明的控制方法适合散热器产品上焊缝错综复杂，数量较多，焊缝接头形式多于2种以上的情况。本发明将散热器总成产品拆分成多项小组件，散热器总成上拆分下来的小组件焊接后通过预留的余量纠正焊接变形及焊接收缩。散热器总成上拆分下来的小组件再焊接回总成时，其焊缝接头形式仅为一种。将各小组件焊接到散热器总成上时，需先修配待焊位置将焊缝保证均匀的同时，通过焊接工装调整焊接收缩量。

与现有技术相比，本发明可应用于航空铝制板翅式散热器通过氩弧焊的方式连接，并在焊接后保证多个高精度安装、接口尺寸。采用本发明的控制手段，能够保证散热器产品装机时有较高的互换性。

附图说明

图1～图2为产品结构示意图；

图3～图5为产品部分尺寸示意图；

图6为第一集液槽组件示意图；

图7为第二集液槽组件示意图；

图8为第三集液槽组件示意图；

图9为第四集液槽组件示意图；

图10为总成产品焊接示意图；

图11为总成产品在焊接工装上进行焊接示意图；

图12为焊接工装上模拟芯子示意图；

图中1-散热器芯子组件；2-第一集液槽组件；3-第二集液槽组件；4-第三集液槽组件；5-第四集液槽组件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。

散热器产品结构图简图详见图1～图2，部分安装尺寸详见图3～图5。针对现有技术中存在的航空散热器产品焊接完毕后位置尺寸公差不能保证的问题，本实施例中采用的解决方法如下：

第一步：根据散热器产品结构特点将产品总成进行拆分成5大组件，分别为散热器芯子组件1，第一集液槽组件2，第二集液槽组件3，第三集液槽组件4，第四集液槽组件5，见图6～图9；

第二步：分别将带有接口管嘴、安装座的第一集液槽组件2、第二集液槽组件3、第三集液槽组件4、第四集液槽组件5各自焊接成小组件，并在集液槽一端(最终与散热器芯子组件进行焊接的一端)预留出足够的修配余量，详见图6、图7、图8、图9。焊接时，各组件需在焊接工装上进行。待焊接结束后，焊接变形完毕通过焊接工装上的“模拟芯子”作为基准，修配集液槽，保证集液槽与模拟芯子的间隙均匀，工装模拟芯子图详见图12；

第三步：将第一集液槽组件2、第二集液槽组件3、第三集液槽组件4、第四集液槽组件5四项组件与散热器芯子组件1进行焊接，详见图10。焊接时通过调整焊接工装上的可转动偏心轴(偏心轴固定的方式为偏心轴上开有槽，当偏心轴上的槽与锁紧螺钉相对时，通过拧紧锁紧螺钉将偏心轴进行固定)、焊接芯轴，预留出焊接收缩量进行焊接。完成总成产品加工，详见图11。

下面结合图1～图2、图3～图5、图11对本发明在航空铝制板翅式散热器产品实例中使用进一步详细说明。

1.现以图1～图2中第四集液槽组件5为例，在焊接该组件时，将该小组件上的各零件装配到图11所示的焊接工装上，通过工装上的芯轴(焊接芯轴和可转动偏心轴)固定组件上连接管嘴、安装支座的位置(连接管嘴、安装支座上都带有孔，从而实现轴、孔配合)，再通过调整焊接工装上的芯轴位置，预留出修配余量及焊接收缩量

2.在焊接第四集液槽组件5时，该处焊缝为对接焊缝，焊接收缩方向是向着散热器芯子组件1方向收缩，故在焊接时，需先将第四集液槽组件5与散热器芯子组件1焊接一端进行修配保证焊缝间隙均匀，再将第四固定集液槽组件5的相应芯轴向焊接收缩反方向移动，详见图11。移动量通过工艺件加工时统计出来的收缩量进行控制。

3.将第四集液槽组件5与散热器芯子组件1进行焊接，焊接完成后尺寸通过焊接收缩及焊接工装辅助作用达到设计要求。

4.其余小组件焊接尺寸控制方法与上相同。当焊接收缩方向与焊接芯轴同轴时，通过移动焊接芯轴位置来弥补焊接收缩，当焊接收缩方向与焊接芯轴轴向垂直时，通过可转动偏心轴来弥补焊接收缩。本实施例中焊接芯轴固定零件有两种结构，一种是芯轴为光面圆柱形状，零件在芯轴上径向约束，通过轴向移动实现尺寸控制。另外一种为零件上带有螺纹的管嘴，芯轴上增加一个转接头，转接头一端为与零件管嘴螺纹连接，一端为与工装芯轴通过间隙配合的轴与孔的连接，固定方式同样变为轴上径向约束，通过轴向移动实现尺寸控制。第一集液槽组件2、第二集液槽组件3、第三集液槽组件4、第四集液槽组件5的具体焊接顺序根据产品实际作用决定，通常先焊接高压腔两端的集液槽，然后进行气密试验验证芯体的密封性。

5.焊接工装及模拟芯子的结构请参见图11和图12，可移动焊接芯轴与可转动偏心轴都通过轴承或轴套安装在支撑座的轴孔中，其中焊接芯轴通过螺母与第一集液槽组件2、第二集液槽组件3、第三集液槽组件4、第四集液槽组件5上的接口管嘴和安装座连接。可转动偏心轴表面沿着轴向开有槽，可转动偏心轴与支撑座连接处有一锁紧螺钉，用于偏心轴的锁定，可转动偏心轴直接插入安装座的孔中。