[发明专利]一种多叶片构件的焊接方法

权利要求书

1.一种多叶片构件的焊接方法，依次包括对原材料进行焊前加工、工件夹持、线性摩擦焊接和焊后机加工，其特征在于：所述原材料为钛合金、高温合金、钢等同种或异种金属；所述焊前加工是加工出构件所需的叶片和筒体，所述叶片为长方体结构，叶片数量为3~12片；所述筒体为实心棒状或管状结构，其直径为30mm~100mm，管状结构的最小壁厚为8~10mm，在筒体表面均匀加工出与叶片数量对应的台阶，台阶根部到筒体圆心的距离为筒体最终直径，筒体上端面加工出与台阶位置相对应的定位换向槽，槽宽为5~8mm，槽深8~15mm；所述工件夹持是通过夹持工装对筒体进行夹持和旋转定位，所述夹持工装包括上端盖板（01）、背板（03）和底板（02），底板（02）上设置一个与筒体端外形轮廓相同的盲孔（04），背板（03）上方加工出与上端盖板（01）相接触的台阶槽（05）；上端盖板（01）下方加工出与筒体上端面定位换向槽相对应的定位凸台（06），定位凸台（06）宽度比筒体上端面定位换向槽宽度小0.05mm~0.1mm，保证定位凸台（06）可放入定位换向槽内，定位凸台（06）高度比筒体上端面定位换向槽低1~2mm；夹持筒体时，将筒体放入底板（02）上对应轮廓的盲孔（04）中，上端盖板（01）上的定位凸台（06）对应放在筒体上端面的定位换向槽内。

2.如权利要求1所述的多叶片构件的焊接方法，其特征在于：所述夹持工装在待焊叶片对应的筒体端台阶两侧与相邻的台阶之间设置飞边导向条（07），以销的形式固定在上端盖板（01）和底板（02）中，形成导向结构，飞边导向条（07）为方形条，高度与筒体端工件整体高度相同，宽度为3~5mm，长度比台阶长度大2~3mm。

3.如权利要求1或2所述的多叶片构件的焊接方法，其特征在于：所述盲孔（04）深15~25mm，盲孔（04）距离底板（02）侧边边缘最小距离大于5mm，底板（02）前后尺寸大于构件叶片形成的圆形的直径。

4.如权利要求3所述的多叶片构件的焊接方法，其特征在于：所述叶片宽度为W，台阶宽度为（W+1~2）mm，叶片高度为H，台阶高度为（H+20~40）mm，焊后径向缩短量为D，台阶长度为（1/2D+1~3）mm。

5.如权利要求4所述的多叶片构件的焊接方法，其特征在于：所述进行线性摩擦焊接时，优选为振幅2~5mm、频率为20~60Hz，摩擦压力40~70MPa、摩擦时间2~6s，顶锻压力60~100MPa、保压时间10~20s。

6.如权利要求5所述的多叶片构件的焊接方法，其特征在于：焊接完成后，对构件整体焊后飞边进行线切割去除。

7.一种多叶片构件的焊接方法，其特征在于，按如下步骤进行：

（1）焊前加工

根据构件结构，将原材料加工出相应数量叶片和筒体，叶片宽度为5~20mm，长度为L，高度为H，叶片焊接后的径向缩短量为D，叶片数量为3~12片；筒体为实心棒状或管状结构，高度为50mm~200mm，直径为30mm~100mm，管状结构最小壁厚为8~10mm，根据构件最终叶片位置及数量，在筒体表面均匀加工出相应数量的台阶，筒体上台阶根部到筒体圆心的距离为筒体最终直径，台阶宽度为6~22mm，台阶长度为（1/2D+1~3）mm台阶高度为（H+20~40）mm，筒体上端面加工出与对应台阶位置和数量的定位换向槽，槽宽为5~8mm，槽深8~15mm，上述原材料可为钛合金、高温合金、钢等同种或异种金属；

（2）工件夹持

焊前加工完成后，采用夹持工装对筒体进行夹持固定，所述夹持工装采用高强钢制造，由上端盖板（01）、背板（03）和底板（02）组成，底板（02）加工出一个与筒体端外形轮廓相同的盲孔（04），盲孔（04）上有与筒体表面台阶对应的盲孔台阶（06），盲孔（04）内表面尺寸较筒体端工件外表面尺寸留有0.5mm余量，盲孔（04）深15~25mm，盲孔（04）距离底板侧边缘最小距离大于5mm，底板（02）前后宽度尺寸大于成品件对称叶片间最大距离；背板（03）上方加工出与上端盖板相接触台阶槽（05）；上端盖板（01）为长方体结构，上端盖板下表面加工出筒体上端面定位换向槽对应的定位凸台（06），定位凸台（06）宽度比筒体上端面定位换向槽宽度小0.05~0.1mm，定位凸台（06）高度比筒体上端面定位换向槽小1~2mm；夹持筒体时，将筒体对应轮廓放入底板（02）上的盲孔（04）中，上端盖板（01）上的定位凸台（06）对应放在筒体上端面定位换向槽内，上端盖板（01）后侧搭接在背板（03）上方台阶槽上；

在正向待焊接位置处的盲孔台阶（08）与相邻两个盲孔台阶之间，设置飞边导向条（07），以销的方式插入夹持工装的上端盖板（01）和底板（02）中固定，飞边导向条（07）为方形条，高度与筒体端工件整体高度相同，宽度为3~5mm，长度比台阶长度大2~3mm；

（3）线性摩擦焊接

设定线性摩擦焊接参数，包括频率20~60Hz，振幅2~5mm，摩擦压力40~70MPa，摩擦时间2~6s，顶锻压力60~100MPa，保压时间10~20s；设定完成焊接参数，在筒体正向对应待焊接位置的凸台上进行第一个叶片焊接，首片焊接完成后，重复焊接过程，直至全部叶片焊接完成；

（4）焊后机加工

焊接完成后，对整体构件焊后飞边进行线切割切除。