薄壁空心钛合金叶片焊接方法及其夹具的制作方法
【专利摘要】一种薄壁空心钛合金叶片的焊接方法，其包括如下步骤：步骤A，修配组合所述叶盆部和所述叶背部，用丙酮清洗叶盆部和叶背部用于形成前缘的待焊处，步骤B，对齐叶盆部和叶背部，在四个边角用Φ0.8同质焊丝各定位一点，定位长度≤5mm，步骤C，提供一个夹具，在步骤B中已定位的所述叶盆部和所述叶背部内插入通气管道，然后放在叶盆模板上，使叶盆部贴合叶盆模板，将叶背模板合拢后夹紧叶盆部和叶背部，将夹具放入自动焊接机，检查用于形成前缘的待焊处与焊枪的距离，再压紧叶背模板，进行自动氩弧焊，完成焊接。本发明所提供的一种薄壁空心钛合金叶片的焊接方法，其可有效保障叶片前缘的焊缝质量和厚度尺寸，本发明还提供了一种用于上述方法的夹具。
【专利说明】
薄壁空心钛合金叶片焊接方法及其夹具
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种薄壁空心钛合金叶片的焊接方法及其夹具。
【背景技术】
[0002]图1a为一种航空发动机所用的薄壁空心钛合金叶片的结构示意图，图1b为图1a的剖面结构示意图，参加图la、lb所示，该薄壁空心钛合金叶片I由叶盆部11、叶背部12和加强筋13组成，其具有前缘14、后缘15、大头端16和小头端17，在所述前缘14处需对叶盆部11和所述叶背部12的接合处进行氩弧焊且需保证所述前缘14的厚度尺寸L不大于3mm。由于所述叶片I的型面是异形，且叶盆部11和叶背部12的壁厚只有0.8_，非常薄，因此在氩弧焊工程中容易坍塌，难以保证焊缝质量及厚度尺寸L。此外，由于钛合金在氩弧焊过程中极容易氧化，因此需要焊枪拖尾位置及焊缝背面进行双重保护才可以保障焊接质量。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本发明提出了一种薄壁空心钛合金叶片的焊接方法，所述薄壁空心钛合金叶片由叶盆部、叶背部和加强筋组成，具有前缘、后缘、大头端和小头端，所述叶盆部和所述叶背部的壁厚为0.8mm，且所述前缘为一条直线，所述前缘处的厚度尺寸不大于3_，所述方法包括如下步骤:
[0004]步骤A，将所述加强筋通过交流电手工点焊至所述叶盆部上，修配组合所述叶盆部和所述叶背部，用丙酮清洗所述叶盆部和所述叶背部用于形成所述前缘的待焊处。
[0005]步骤B，对齐所述叶盆部和所述叶背部，在所述叶片的四个边角用Φ0.8同质焊丝各定位一点，定位长度< 5mm。
[0006]步骤C，提供一个夹具，所述夹具包括底板、固定安装板、活动安装板、叶盆模板、叶背模板，所述固定安装板与所述底板固定连接，所述活动安装板与所述底板可滑动连接，所述叶盆模板与所述固定安装板可拆卸连接，所述叶背模板与所述活动安装板可拆卸连接，所述叶盆模板与所述叶盆部尺寸对应，所述叶背模板与所述叶背部尺寸对应，所述叶盆模板和所述叶背模板合拢后，能够使得所述叶盆部和所述叶背部用于形成所述叶片前缘的待焊处位置为所述叶盆模板和所述叶背模板上方的一条直线；
[0007]在步骤B中已定位的所述叶盆部和所述叶背部内插入通气管道，然后放在所述叶盆模板上，使所述叶盆部贴合所述叶盆模板，将所述叶背模板和所述叶盆模板合拢后夹紧所述叶盆部和所述叶背部，将所述夹具放入自动焊接机，检查用于形成所述前缘的待焊处与焊枪的距离，再压紧所述叶背模板，进行自动氩弧焊，完成所述叶片的前缘处的焊接。。
[0008]优选地，在步骤C中，所述夹具可进一步设置有一个与所述固定安装板连接的大限位板261和小限位板，所述大限位板设置在对应所述大头端一侧并紧贴所述叶盆模板对应所述大头端的侧边，所述小限位板设置在对应所述小头端一侧，在将步骤B中已定位的所述叶盆部和所述叶背部放在所述叶盆模板上时，使所述叶盆部和所述叶背部对应所述大头端的侧边抵靠在所述大限位板上，从而提供一个水平方向上的定位基准。
[0009]优选地，所述固定安装板设置有能够与所述叶盆模板、所述叶背模板25和所述活动安装板可滑动连接的定位销，在所述叶背模板将夹紧在步骤B中已定位的所述叶盆部和所述叶背部之前，从所述叶盆模板插入所述定位销，并使所述定位销插入所述叶背模板，然后移动所述叶盆部和所述叶背部，使得所述叶盆部和所述叶背部用于形成所述叶片前缘的待焊处位置与所述定位销抵靠，然后继续移动所述叶背模板进行夹紧，之后将所述定位销抽出。
[0010]优选地，所述底板在所述活动安装板外侧设置有一个压杆支架，所述压杆支架上可旋转连接有一个螺纹压杆，所述活动安装板设置有一个哈弗套，所述螺纹压杆与所述哈弗套可旋转连接，所述固定安装板设置有中空通孔，所述叶盆模板对应所述中空通孔设置有通槽，在所述叶背模板将夹紧所述叶盆部和所述叶背部之前，通过所述中空通孔托住所述叶盆部和所述叶背部，并顶至所述定位销处，操作所述螺纹压杆将所述叶背模板和所述叶盆模板合拢并夹紧所述叶盆部和所述叶背部。
[0011]本发明还提供了一种用于上述方法的夹具，其包括底板、固定安装板、活动安装板、叶盆模板、叶背模板，所述固定安装板与所述底板固定连接，所述活动安装板与所述底板可滑动连接，所述叶盆模板与所述固定安装板可拆卸连接，所述叶背模板与所述活动安装板可拆卸连接，所述叶盆模板与所述叶盆部尺寸对应，所述叶背模板与所述叶背部尺寸对应。
[0012]优选地，所述夹具进一步设置有一个与所述固定安装板连接的大限位板和小限位板，所述大限位板设置在对应所述大头端一侧，所述小限位板设置在对应所述小头端一侧，所述大限位板紧贴所述叶盆模板对应所述大头端的侧边。
[0013]优选地，所述固定安装板设置有与所述叶盆模板、所述叶背模板和所述活动安装板可滑动连接的定位销。
[0014]优选地，所述固定安装板进一步固定连接有一个与所述活动安装板可滑动连接的导柱。
[0015]优选地，所述底板还可在所述活动安装板外侧设置有一个压杆支架，所述压杆支架上可旋转连接有一个螺纹压杆，所述活动安装板设置有一个哈弗套，所述螺纹压杆与所述哈弗套可旋转连接。
[0016]优选地，所述固定安装板设置有中空通孔，所述叶盆模板对应所述中空通孔设置有通槽。
[0017]本发明所提供的一种薄壁空心钛合金叶片的焊接方法，其可有效保障叶片前缘的焊缝质量和厚度尺寸，本发明还提供了一种用于上述方法的夹具。
【附图说明】
[0018]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
[0019]图1a为一种航空发动机所用的薄壁空心钛合金叶片的结构示意图；
[0020]图1b为图1a的剖面结构示意图；
[0021]图2为根据本发明的一个具体实施例的薄壁空心钛合金叶片的夹具的结构示意图；
[0022]图3为图2的局部剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。其中，相同的部件采用相同的标号。
[0024]图1a为一种航空发动机所用的薄壁空心钛合金叶片的结构示意图；图1b为图1a的剖面结构示意图；图2为根据本发明的一个具体实施例的薄壁空心钛合金叶片的夹具的结构示意图；图3为图2的局部剖视结构示意图。
[0025]参加图1-3所示，本发明提供了一种薄壁空心钛合金叶片的焊接方法，所述薄壁空心钛合金叶片I由叶盆部11、叶背部12和加强筋13组成，其具有前缘14、后缘15、大头端16和小头端17，所述叶盆部11和所述叶背部12的壁厚为0.8mm，且所述前缘14为一条直线，所述前缘14处的厚度尺寸L不大于3mm，所述方法包括如下步骤:
[0026]步骤A，将所述加强筋13通过交流电手工点焊至所述叶盆部11上，修配组合所述叶盆部11和所述叶背部12，用丙酮清洗所述叶盆部11和所述叶背部12用于形成所述前缘14的待焊处；
[0027]修配组合所述叶盆部11和所述叶背部12的过程可以是先分别测量用于配合成对的所述叶盆部11和所述叶背部12的实际尺寸，然后对所述叶盆部11或所述叶背部12进行修整，使得所述叶盆部11或所述叶背部12的配合尺寸吻合，在此过程中，为了方便后继过程对所述叶盆部11和所述叶背部12进行对齐，还可在所述叶盆部11和所述叶背部12对应的所述大头端16根据实际尺寸画上标识线，这样，只要所述标志线对上，就能够证明所述叶盆部11和所述叶背部12对齐。
[0028]步骤B，对齐所述叶盆部11和所述叶背部12，在所述叶片I的四个边角用Φ0.8同质焊丝各定位一点，定位长度<5mm，这样可保证用于形成所述前缘14的所述叶盆部11或所述叶背部12在后继加工的过程中不错位，且用于形成所述前缘14的所述叶盆部11或所述叶背部12的待焊处的宽度彡3.0mm。
[0029]步骤C，提供一个夹具2，所述夹具2包括底板21、固定安装板22、活动安装板23、叶盆模板24、叶背模板25，所述固定安装板22与所述底板21固定连接，所述活动安装板23与所述底板21可滑动连接，所述叶盆模板24与所述固定安装板22可拆卸连接，所述叶背模板25与所述活动安装板23可拆卸连接，所述叶盆模板24与所述叶盆部11尺寸对应，所述叶背模板25与所述叶背部12尺寸对应，所述叶盆模板24和所述叶背模板25合拢后，能够使得所述叶盆部11和所述叶背部12用于形成所述叶片I前缘14的待焊处位置为所述叶盆模板24和所述叶背模板25上方的一条直线;所述叶盆模板24和所述叶背模板25的叶型面可根据所述叶盆部11和所述叶背部12的型面尺寸数控加工，这样可使用中所述叶盆部11和所述叶背部12与各自模板的贴合。
[0030]在步骤B中已定位的所述叶盆部11和所述叶背部12内插入通气管道(图中未示出)，然后放在所述叶盆模板24上，使所述叶盆部11贴合所述叶盆模板24，将所述叶背模板25和所述叶盆模板24合拢后夹紧所述叶盆部11和所述叶背部12，将所述夹具2放入自动焊接机，检查用于形成所述前缘14的待焊处与焊枪(图中未示出)的距离，再压紧所述叶背模板25，进行自动氩弧焊，完成所述叶片I的前缘14处的焊接。
[0031]所述叶盆部11和所述叶背部12内预先插入的通气管道可有效提供保护气体保护焊缝背面不被氧化
[0032]为了避免所述叶盆模板24和所述叶背模板25在使用过程中过度结合造成磨损或影响所述前缘14的尺寸，所述焊接夹具2可进一步设置一个与所述固定安装板22连接的大限位板261和小限位板262，所述大限位板261可设置在对应所述大头端16—侧，所述小限位板262可设置在对应所述小头端17—侧，这样可通过限定所述固定安装板22与所述活动安装板23之间的最小距离来预防所述叶盆模板24和所述叶背模板25在使用过程中过度结合，并同时保障所述叶盆模板24和所述叶背模板25合拢后的尺寸，也就可以保障所述前缘14处的厚度尺寸L。
[0033]所述大限位板261可紧贴所述叶盆模板24对应所述大头端16的侧边，这样，在将步骤B中已定位的所述叶盆部11和所述叶背部12放在所述叶盆模板24上时，可使得步骤B中已定位的所述叶盆部11和所述叶背部12对应所述大头端16的侧边抵靠在所述大限位板261上，从而提供一个水平方向上的定位基准。
[0034]由于所述叶盆模板24和所述叶背模板25均分别可拆卸连接在所述固定安装板22与所述活动安装板23上，因此为了能够更好的保障所述叶盆模板24和所述叶背模板25的对接精度，在所述固定安装板22可设置能够与所述叶盆模板24、所述叶背模板25和所述活动安装板23可滑动连接的定位销27 ο在将步骤B中已定位的所述叶盆部11和所述叶背部12夹紧之前，所述定位销27还可起到一个提供垂直方向上的定位基准的作用，也就是说，在所述叶背模板25将夹紧在步骤B中已定位的所述叶盆部11和所述叶背部12之前，从所述叶盆模板24插入所述定位销27，并使所述定位销27插入所述叶背模板25，然后可移动在步骤B中已定位的所述叶盆部11和所述叶背部12，使得所述叶盆部11和所述叶背部12用于形成所述叶片I前缘14的待焊处位置与所述定位销27抵靠，然后继续移动所述叶背模板25进行夹紧，之后将所述定位销27抽出，即可不影响后继的焊接操作。
[0035]为了更好的控制所述活动安装板23的位移行程，所述固定安装板22可进一步固定连接有一个与所述活动安装板23可滑动连接的导柱28。
[0036]此外，所述底板21上还可在所述活动安装板23外侧设置有一个压杆支架291，所述压杆支架291上可旋转连接有一个螺纹压杆292，所述活动安装板23设置有一个哈弗套293，所述螺纹压杆292与所述哈弗套293可旋转连接。这样通过所述螺纹压杆292可很好的控制所述活动安装板23的位移精度，从而可保证了所述叶盆模板24和所述叶背模板25的贴合精度。
[0037]为了能够在夹紧过程中更好的对在步骤B中已定位的所述叶盆部11和所述叶背部12进行位移操作，所述固定安装板22设置有中空通孔221，所述叶盆模板24对应所述中空通孔221设置有通槽(图中未示出)，这样，在夹紧过程中操作人员可通过所述中空通孔221用手或工具对所述叶盆部11和所述叶背部12进行位置调整，例如，在所述叶背模板25将夹紧在步骤B中已定位的所述叶盆部11和所述叶背部12之前，操作人员可一只手通过所述中空通孔221托住所述叶盆部11和所述叶背部12，并顶至所述定位销27处，另一只手操作所述螺纹压杆292将所述叶背模板25和所述叶盆模板24合拢并夹紧所述叶盆部11和所述叶背部12，也就是说一个人即可轻松完成操作，从而大大提高了工作效率。
[0038]本发明还提供了一种用于上述方法的夹具2，其包括底板21、固定安装板22、活动安装板23、叶盆模板24、叶背模板25，所述固定安装板22与所述底板21固定连接，所述活动安装板23与所述底板21可滑动连接，所述叶盆模板24与所述固定安装板22可拆卸连接，所述叶背模板25与所述活动安装板23可拆卸连接，所述叶盆模板24与所述叶盆部11尺寸对应，所述叶背模板25与所述叶背部12尺寸对应。
[0039]在一个优选实施例中，所述夹具2可进一步设置一个与所述固定安装板22连接的大限位板261和小限位板262，所述大限位板261可设置在对应所述大头端16—侧，所述小限位板262可设置在对应所述小头端17—侧，所述大限位板261可紧贴所述叶盆模板24对应所述大头端16的侧边。
[0040]在一个优选实施例中，所述固定安装板22可设置有与所述叶盆模板24、所述叶背模板25和所述活动安装板23可滑动连接的定位销27。
[0041]在一个优选实施例中，所述固定安装板22可进一步固定连接有一个与所述活动安装板23可滑动连接的导柱28。
[0042]在一个优选实施例中，所述底板21上还可在所述活动安装板23外侧设置有一个压杆支架291，所述压杆支架291上可旋转连接有一个螺纹压杆292，所述活动安装板23设置有一个哈弗套293，所述螺纹压杆292与所述哈弗套293可旋转连接。
[0043]在一个优选实施例中，所述固定安装板22设置有中空通孔221，所述叶盆模板24对应所述中空通孔221设置有通槽。
[0044]本发明所提供的一种薄壁空心钛合金叶片的焊接方法，其可有效保障叶片前缘的焊缝质量和厚度尺寸，本发明还提供了一种用于上述方法的夹具。
[0045]本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
[0046]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种薄壁空心钛合金叶片的焊接方法，所述薄壁空心钛合金叶片由叶盆部、叶背部和加强筋组成，具有前缘、后缘、大头端和小头端，所述叶盆部和所述叶背部的壁厚为0.8mm，且所述前缘为一条直线，所述前缘处的厚度尺寸不大于3mm，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 步骤A，将所述加强筋通过交流电手工点焊至所述叶盆部上，修配组合所述叶盆部和所述叶背部，用丙酮清洗所述叶盆部和所述叶背部用于形成所述前缘的待焊处。 步骤B，对齐所述叶盆部和所述叶背部，在所述叶片的四个边角用Φ0.8同质焊丝各定位一点，定位长度(5mm。 步骤C，提供一个夹具，所述夹具包括底板、固定安装板、活动安装板、叶盆模板、叶背模板，所述固定安装板与所述底板固定连接，所述活动安装板与所述底板可滑动连接，所述叶盆模板与所述固定安装板可拆卸连接，所述叶背模板与所述活动安装板可拆卸连接，所述叶盆模板与所述叶盆部尺寸对应，所述叶背模板与所述叶背部尺寸对应，所述叶盆模板和所述叶背模板合拢后，能够使得所述叶盆部和所述叶背部用于形成所述叶片前缘的待焊处位置为所述叶盆模板和所述叶背模板上方的一条直线； 在步骤B中已定位的所述叶盆部和所述叶背部内插入通气管道，然后放在所述叶盆模板上，使所述叶盆部贴合所述叶盆模板，将所述叶背模板和所述叶盆模板合拢后夹紧所述叶盆部和所述叶背部，将所述夹具放入自动焊接机，检查用于形成所述前缘的待焊处与焊枪的距离，再压紧所述叶背模板，进行自动氩弧焊，完成所述叶片的前缘处的焊接。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，所述夹具可进一步设置有一个与所述固定安装板连接的大限位板261和小限位板，所述大限位板设置在对应所述大头端一侧并紧贴所述叶盆模板对应所述大头端的侧边，所述小限位板设置在对应所述小头端一侧，在将步骤B中已定位的所述叶盆部和所述叶背部放在所述叶盆模板上时，使所述叶盆部和所述叶背部对应所述大头端的侧边抵靠在所述大限位板上，从而提供一个水平方向上的定位基准。3.如权利要求1和2之一所述的方法，其特征在于，所述固定安装板设置有能够与所述叶盆模板、所述叶背模板25和所述活动安装板可滑动连接的定位销，在所述叶背模板将夹紧在步骤B中已定位的所述叶盆部和所述叶背部之前，从所述叶盆模板插入所述定位销，并使所述定位销插入所述叶背模板，然后移动所述叶盆部和所述叶背部，使得所述叶盆部和所述叶背部用于形成所述叶片前缘的待焊处位置与所述定位销抵靠，然后继续移动所述叶背模板进行夹紧，之后将所述定位销抽出。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述底板在所述活动安装板外侧设置有一个压杆支架，所述压杆支架上可旋转连接有一个螺纹压杆，所述活动安装板设置有一个哈弗套，所述螺纹压杆与所述哈弗套可旋转连接，所述固定安装板设置有中空通孔，所述叶盆模板对应所述中空通孔设置有通槽，在所述叶背模板将夹紧所述叶盆部和所述叶背部之前，通过所述中空通孔托住所述叶盆部和所述叶背部，并顶至所述定位销处，操作所述螺纹压杆将所述叶背模板和所述叶盆模板合拢并夹紧所述叶盆部和所述叶背部。5.—种用于权利要求1所述的方法的夹具，其特征在于，其包括底板、固定安装板、活动安装板、叶盆模板、叶背模板，所述固定安装板与所述底板固定连接，所述活动安装板与所述底板可滑动连接，所述叶盆模板与所述固定安装板可拆卸连接，所述叶背模板与所述活动安装板可拆卸连接，所述叶盆模板与所述叶盆部尺寸对应，所述叶背模板与所述叶背部尺寸对应。6.如权利要求5所述的夹具，其特征在于，所述夹具进一步设置有一个与所述固定安装板连接的大限位板和小限位板，所述大限位板设置在对应所述大头端一侧，所述小限位板设置在对应所述小头端一侧，所述大限位板紧贴所述叶盆模板对应所述大头端的侧边。7.如权利要求6所述的夹具，其特征在于，所述固定安装板设置有与所述叶盆模板、所述叶背模板和所述活动安装板可滑动连接的定位销。8.如权利7所述的夹具，其特征在于，所述固定安装板进一步固定连接有一个与所述活动安装板可滑动连接的导柱。9.如权利8所述的夹具，其特征在于，所述底板还可在所述活动安装板外侧设置有一个压杆支架，所述压杆支架上可旋转连接有一个螺纹压杆，所述活动安装板设置有一个哈弗套，所述螺纹压杆与所述哈弗套可旋转连接。10.如权利9所述的夹具，其特征在于，所述固定安装板设置有中空通孔，所述叶盆模板对应所述中空通孔设置有通槽。
【文档编号】B23K9/23GK106041264SQ201610394918
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】陈正初, 夏蓉, 邹旸, 许小虎, 彭杨, 赖秀芬, 尚延涛
【申请人】中国南方航空工业(集团)有限公司