[发明专利]水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法

说明书

本发明公开了一种水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法，水冷焊接夹具包括用于凸台件在机匣体的焊接位置处固定定位的定位结构以及用于凸台件水冷焊接至机匣体上时的散热冷却的散热结构，定位结构内设有用于将保护气体输送至凸台件与机匣体围合形成的腔体内的气流通道，定位结构与散热结构之间和/或散热结构内设有用于利用流动的冷却水对焊接部位进行散热冷却的水流通道。本发明的水冷焊接夹具，在焊接过程利用水流通道内的冷却水不断地将散热结构吸收的热量带走，从而提高了散热结构的散热性能，散热结构能不断地吸收焊缝周围的热量，从而避免了凸台件和机匣体由于温度过高而严重变形。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别地，涉及一种水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法。

背景技术

航空发动机机匣体的外表面需要焊接多个凸台件，凸台件的形状多样，凸台件的轴线上加工有精密孔或螺纹孔，通常用于安装可调叶片、管路、传感器等零件。由于机匣体及凸台件壁厚较厚，焊接所需电流高热量大，焊后残余应力直接造成上下安装边翘曲，凸台件变形严重，机匣体安装边平面度及凸台件位置度无法满足产品要求。

现有技术中，通过调整焊接方法并调节焊接参数，增强散热，依靠凸台件夹具和机匣体夹具对机匣体及凸台件进行刚性约束，焊缝周围设置散热铜块增强散热，零件焊接变形得到改善，但由于焊接过程中产生热量非常高，而散热铜块的散热能力有限，导致凸台件和机匣体的变形情况依然严重，难以达到产品要求。

发明内容

本发明提供了一种水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法，以解决现有的凸台件和机匣体焊接过程中变形严重的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种水冷焊接夹具，用于凸台件水冷焊接至机匣体上时的定位和散热冷却，包括用于凸台件在机匣体的焊接位置处固定定位的定位结构以及用于凸台件水冷焊接至机匣体上时的散热冷却的散热结构，散热结构的第一端套设于定位结构的凸台固定端，散热结构的第二端与机匣体贴合以吸收焊接时产生的热量，定位结构内设有用于将保护气体输送至凸台件与机匣体围合形成的腔体内的气流通道，定位结构与散热结构之间和/或散热结构内设有用于利用流动的冷却水对焊接部位进行散热冷却的水流通道，定位结构设有用于输送冷却水的进水通道以及用于排出冷却水的排水通道，进水通道和排水通道分别与水流通道连通。

定位结构的凸台固定端的外壁面为外台阶面，散热结构的内壁面为与外台阶面配合套接的内台阶面，外台阶面与内台阶面密封套接并在外台阶面与内台阶面之间构成水流通道。

水流通道内设有用于分隔水流通道的挡块，挡块将进水通道输出端的水流通道与排水通道输入端的水流通道分隔以使冷却水从进水通道进入后沿水流通道流动吸收散热结构的热量后从排水通道排出。

散热结构与机匣体之间的贴合面设有排气槽，排气槽用于将凸台件与机匣体焊接部位的空气排出并置换成保护气体以实现焊缝的气体保护。

凸台件为内孔呈螺纹孔的长凸台，定位结构包括用于凸台件定位的定位座、沿轴向插入定位座中并与凸台件螺纹连接的拉杆、设于定位座与拉杆之间用于引导拉杆插入的衬套以及用于水冷焊接夹具固定定位在机匣体夹具上的挡板；定位座内腔沿轴线向机匣体方向依次设为第一内孔、第二内孔以及第三内孔，衬套与第一内孔的内壁面相贴合，凸台件从第三内孔伸入至与凸台件顶端相配合的第二内孔中并与衬套的端面相贴合；

气流通道包括沿拉杆轴向设于拉杆中的轴向通道、沿拉杆的径向设于拉杆中并与轴向通道连通的第一径向通道、沿衬套径向设于衬套中并与第一径向通道连通的第二径向通道、沿衬套的径向设于衬套外表面的第一轴向通气槽以及沿定位座的轴向设于第二内孔内壁面并与第一轴向通气槽连通的第二轴向通气槽。

定位结构包括用于凸台件定位的定位座、沿轴向插入定位座中并与凸台件螺纹连接的拉杆以及用于水冷焊接夹具固定定位在机匣体夹具上的挡板；