[发明专利]一种拼焊结构进气机匣的集成方法

权利要求书

1.一种拼焊结构进气机匣的集成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，支板结构设计

通过将现有的单支板头的支板结构设计为双支板头的支板结构，利用对开结构固相扩散焊技术实现带双支板头的空心结构支板的制造，通过精准压缩量控制和数控加工技术实现复杂型面支板的一体化成形制造；

步骤2，余量设计

支板余量设计：靠近内侧支板头沿径向预留余量；沿轴向上端面与下端面预留余量；靠近外侧支板头沿径向缘板处不设置余量，伸出缘板部分沿径向预留余量，装配用精密孔留有加工底孔；

外环余量设计：外环沿轴向上端面与下端面分别预留余量，其它位置无余量；

步骤3，支板和外环加工

支板加工：(1)通过线切割和精磨对毛料进行加工处理；(2)通过铣削加工加工出内腔和防冰孔；(3)通过真空扩散焊炉对带双支板头支板进行扩散焊接；(4)对焊后带双支板头支板进行焊接质量检验；(5)通过数控机床对双支板头支板外型面进行加工，并对双支板头支板进行修整、抛光处理；(6)然后对加工完成的带双支板头支板进行尺寸检验；

外环加工：按照设计图纸对毛坯进行车铣加工，加工后按照设计图纸尺寸进行检验；

步骤4，集件预装配，先将各支板进行预装配；装配过程在焊接工装上进行，外环外侧采用螺栓压紧机构压紧，外环内侧采用内限位、楔块内涨紧；支板采用整环压紧机构，支板内侧支板头采用外限位，轴向压盖压紧，并采用分瓣式内涨紧机构限定内环；在装配工装时，首先将外环定位孔对准焊接工装上定位销并轻轻地落到焊接工装上，用橡皮锤沿周向对称敲击外环端面使之均匀装配到焊接工装上，用塞尺检查外环与焊接工装之间的贴合间隙；若贴合间隙不满足要求，通过重复使用橡皮锤沿周向对称敲击外环端面使之均匀装配到焊接工装上，至间隙满足要求为止；然后锁紧螺栓压紧外环；其次将全部支板从外侧插入外环型孔直至内侧支板头拼成整环，检查装配间隙和错边量并调整支板装配顺序；第三将压盖沿轴向装配并压紧内侧支板头，同时涨紧内侧支板头，再将内侧楔块涨紧外环，整环压紧支板；最后将支板两侧随形块顶紧完成进气机匣装配；预装配完毕后，记录每个支板装配顺序、工装加压机构的预紧力及装配过程中的要点说明；

步骤5，酸洗，将支板、外环、防冰座、游标座、进油管和回油管进行酸洗；酸洗后通过压缩空气吹干处理；

步骤6，装配定位焊

在焊接工装上进行装配、定位焊，在装配时，按步骤4记录状态进行装配和检查，并满足装配要求；在定位焊时，支板内侧支板头沿轴向均布定位焊两点不添丝，支板与外环环形焊缝定位焊六点；检查定位焊点质量，表面不平整处钳修平整、圆滑过渡；

步骤7，焊接工艺及顺序

采用较高的加速电压，电子束聚焦在焊缝1/3厚度处，小幅值的电子束扫描和较高的焊接速度，实现上下等宽，宽度为3～4mm的焊缝成形，采用这种焊接方式，可以有效降低热输入和焊接变形；对支板内侧支板头进行焊接时，较高的加速电压为150KV，较高的焊接速度为10mm/s；对支板缘板与外环焊接时，较高的加速电压为120KV，较高的焊接速度为12mm/s；

先采用真空电子束焊接支板缘板与外环，后拼焊支板内侧支板头的总体焊接顺序；通过采用对称施焊的焊接顺序对支板缘板与外环及支板内侧支板头进行焊接；一方面可以避免连续焊接的两条焊缝相聚很近造成的热积累，另一方面，处于对称位置的两条焊缝有利于整个焊接结构内应力的相互抵消，从而达到减小焊接变形的效果；

步骤8，支板热校正，即通过支板热校正对支板的位置度、直线度偏差进行加热校正，采用钨极氩弧焊方法加热支板内侧且不形成焊缝；若支板的位置度超差，只加热厚支板且加热偏差一侧，使得在冷却后变形得到校正；若支板的直线度超差，加热对应超差支板凹下一侧，使得在冷却后变形得到校正；根据位置度、直线度的超差程度确定加热支板数量和单个支板加热长度，不允许加热转接圆角区及以转接圆角的圆心为圆心，半径为15mm范围以内的区域；待全部校正后进行三坐标检测，如位置度和直线度仍不满足要求，重复本步骤至位置度和直线度满足要求；

步骤9，防冰座、游标座、进油管和回油管钨极氩弧焊，在外环外侧固定位置焊接防冰座和游标座，用于连通防冰热空气和安装检测仪器；在两个厚支板空腔中焊接进油管和回油管，用于作为内环装配的轴承的润滑油通道；外环外侧固定位置与防冰座的焊接位置、外环外侧固定位置与游标座的焊接位置及其中两个厚支板空腔与进油管和回油管的焊接位置采用钨极氩弧焊焊接角焊缝，为确定焊接位置准确和防止焊接变形，应在焊接工装和保护装置的限制下完成，同时焊接工艺参数按常规接头形式、壁厚选取；

步骤10，焊接检验，通过焊后目视检查、着色检查及X光检查，对焊缝表面质量及内部缺陷进行检验，若表面或内部存在缺陷，通过钳修或有补焊的方法排除缺陷，同一处补焊次数不超过2次；

步骤11，尺寸检测，通过量具、样板以及三坐标测量仪对进气机匣的支板的位置度、直线度以及工艺保证尺寸进行检测，若存在尺寸超差，重复步骤8进行修正，并重复步骤10和本步骤进行检验，至支板的位置度、直线度以及工艺保证尺寸合格为止；

步骤12，真空热处理、真空热定型

通过真空热处理设备对焊接后的进气机匣进行消除残余应力处理，避免附加变形的产生；但对于焊接过程控制未达变形预期的进气机匣，通过增加真空热定型工艺，即利用材料不同线膨胀系数的差异实现芯部胎具加热涨形、保温定型的作用，外环流道面与定型胎具之间设置有间隙，进气机匣热定型工艺温度选用750±10℃，保温2～2.5h；真空热定型工装需经热循环后再进行实际组件的定型，长时间使用的热定型工装需定期校验胎具尺寸，避免精度不准确，损坏零件；

步骤13，焊接检验，通过焊后目视检查、着色检查，对焊缝表面质量进行检验，本步骤不再对内部质量进行检验；

步骤14，尺寸检测，通过量具、样板以及三坐标测量仪对进气机匣的支板位置度、直线度以及工艺保证尺寸进行检测，保证热处理或先热处理再热定型后的尺寸及精度；

步骤15，组合加工，通过铣车复合加工机床对进气机匣整体组合加工；

步骤16，终检，通过量具、测具、样膏、样板、三坐标测量仪的检测手段，对进气机匣设计图纸要求的全部尺寸检测；未发现超差情况，满足设计图纸要求。