[发明专利]一种多叶片构件的焊接方法

说明书

本发明涉及一种多叶片构件的焊接方法。它包括如下步骤：（1）焊前加工；（2）工件夹持；（3）线性摩擦焊接；（4）焊后机加工。该焊接方法可实现多叶片不间断焊接，具有较高焊接效率，可实现单焊缝大高宽比、多焊缝、焊接空间间隙窄等特殊结构件的高精度高强可靠焊接。

本申请是针对申请号为202010405151.0、发明名称为“一种小直径窄间隙薄壁多叶片构件的制备方法及夹持工装”的分案申请。

技术领域

本发明涉及金属固相焊接技术，尤其涉及一种多叶片构件的焊接方法。

背景技术

目前，针对小直径窄间隙薄壁多叶片构件主要采用整体机加的工艺制造成形，其材料利用率极低，加工时间长，生产成本高。作为一种近年来快速发展的固相焊接方法，线性摩擦焊接技术应用中，摩擦副中一侧工件被往复机构驱动，相对于另一侧被夹紧工件作相对运动，焊接界面金属在往复摩擦与轴向压力作用下，摩擦表面产生摩擦热，氧化夹杂物被清理，焊接接头高温区域均匀化后，界面金属被挤出形成飞边，待足量金属被挤出后，停止往复运动并施加顶锻力，完成焊接，该技术具有接头质量高、材料利用率高、生产效率高、环境清洁等优点，可实现高温合金、钛合金等难加工金属材料焊接。然而采用常规线性摩擦焊接时，小直径窄间隙薄壁多叶片构件的相邻叶片焊缝之间的间隙小，焊接过程中形成的飞边影响相邻焊接面阻碍连续焊接，焊接效率低，界面金属挤出不完全，焊接接触面容易出现焊接缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多叶片构件的焊接方法，该焊接方法可实现多叶片不间断焊接，具有较高焊接效率，可实现单焊缝大高宽比、多焊缝、焊接空间间隙窄等特殊结构件的高精度高强可靠焊接。

本发明目的通过以下技术方案实现：

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，叶片宽度为5~20mm，叶片数量为3~12片；所述筒体为实心棒状或管状结构，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，所述夹持工装由上端盖板、背板和底板组成，底板上设置一个与筒体端外形轮廓相同的盲孔，背板上方加工出与上端盖板相接触的台阶槽；上端盖板下方加工出与筒体上端面定位换向槽相对应的定位凸台，定位凸台宽度比筒体上端面定位换向槽宽度小0.05mm~0.1mm，保证定位凸台可放入定位换向槽内，定位凸台高度比筒体上端面定位换向槽低1~2mm；夹持筒体时，将筒体放入底板上对应轮廓的盲孔中，上端盖板上的定位凸台对应放在筒体上端的定位换向槽内。

进一步，上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方形柱状的飞边导向条，以销的形式固定在上端盖板和底板中，形成导向结构，飞边导向条采用高温合金制备，飞边导向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。

进一步，上述盲孔深15~25mm，盲孔距离底板侧边边缘最小距离大于5mm，底板前后尺寸大于构件叶片形成的圆形的直径。

进一步，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。

进一步，所述叶片宽度为5~20mm，台阶宽度为6~22mm。

进一步，上述焊接时，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。