[發明專利]水冷焊接夾具及制造方法、機匣體夾具及焊接方法

有效

• 申請號: 201810489810.6
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108655638B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 金齊齊;范雪莉;謝俊強;周紅梅;袁良清
• 申請（專利權）人: 中國航發南方工業有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K37/04;B23K37/00;B23K31/02
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 劉宏

本發明公開了一種水冷焊接夾具及制造方法、機匣體夾具及焊接方法，水冷焊接夾具包括用于凸臺件在機匣體的焊接位置處固定定位的定位結構以及用于凸臺件水冷焊接至機匣體上時的散熱冷卻的散熱結構，定位結構內設有用于將保護氣體輸送至凸臺件與機匣體圍合形成的腔體內的氣流通道，定位結構與散熱結構之間和/或散熱結構內設有用于利用流動的冷卻水對焊接部位進行散熱冷卻的水流通道。本發明的水冷焊接夾具，在焊接過程利用水流通道內的冷卻水不斷地將散熱結構吸收的熱量帶走，從而提高了散熱結構的散熱性能，散熱結構能不斷地吸收焊縫周圍的熱量，從而避免了凸臺件和機匣體由于溫度過高而嚴重變形。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，特別地，涉及一種水冷焊接夾具及制造方法、機匣體夾具及焊接方法。

背景技術

航空發動機機匣體的外表面需要焊接多個凸臺件，凸臺件的形狀多樣，凸臺件的軸線上加工有精密孔或螺紋孔，通常用于安裝可調葉片、管路、傳感器等零件。由于機匣體及凸臺件壁厚較厚，焊接所需電流高熱量大，焊后殘余應力直接造成上下安裝邊翹曲，凸臺件變形嚴重，機匣體安裝邊平面度及凸臺件位置度無法滿足產品要求。

現有技術中，通過調整焊接方法并調節焊接參數，增強散熱，依靠凸臺件夾具和機匣體夾具對機匣體及凸臺件進行剛性約束，焊縫周圍設置散熱銅塊增強散熱，零件焊接變形得到改善，但由于焊接過程中產生熱量非常高，而散熱銅塊的散熱能力有限，導致凸臺件和機匣體的變形情況依然嚴重，難以達到產品要求。

發明內容

本發明提供了一種水冷焊接夾具及制造方法、機匣體夾具及焊接方法，以解決現有的凸臺件和機匣體焊接過程中變形嚴重的技術問題。

根據本發明的一個方面，提供一種水冷焊接夾具，用于凸臺件水冷焊接至機匣體上時的定位和散熱冷卻，包括用于凸臺件在機匣體的焊接位置處固定定位的定位結構以及用于凸臺件水冷焊接至機匣體上時的散熱冷卻的散熱結構，散熱結構的第一端套設于定位結構的凸臺固定端，散熱結構的第二端與機匣體貼合以吸收焊接時產生的熱量，定位結構內設有用于將保護氣體輸送至凸臺件與機匣體圍合形成的腔體內的氣流通道，定位結構與散熱結構之間和/或散熱結構內設有用于利用流動的冷卻水對焊接部位進行散熱冷卻的水流通道，定位結構設有用于輸送冷卻水的進水通道以及用于排出冷卻水的排水通道，進水通道和排水通道分別與水流通道連通。

定位結構的凸臺固定端的外壁面為外臺階面，散熱結構的內壁面為與外臺階面配合套接的內臺階面，外臺階面與內臺階面密封套接并在外臺階面與內臺階面之間構成水流通道。

水流通道內設有用于分隔水流通道的擋塊，擋塊將進水通道輸出端的水流通道與排水通道輸入端的水流通道分隔以使冷卻水從進水通道進入后沿水流通道流動吸收散熱結構的熱量后從排水通道排出。

散熱結構與機匣體之間的貼合面設有排氣槽，排氣槽用于將凸臺件與機匣體焊接部位的空氣排出并置換成保護氣體以實現焊縫的氣體保護。

凸臺件為內孔呈螺紋孔的長凸臺，定位結構包括用于凸臺件定位的定位座、沿軸向插入定位座中并與凸臺件螺紋連接的拉桿、設于定位座與拉桿之間用于引導拉桿插入的襯套以及用于水冷焊接夾具固定定位在機匣體夾具上的擋板；定位座內腔沿軸線向機匣體方向依次設為第一內孔、第二內孔以及第三內孔，襯套與第一內孔的內壁面相貼合，凸臺件從第三內孔伸入至與凸臺件頂端相配合的第二內孔中并與襯套的端面相貼合；

氣流通道包括沿拉桿軸向設于拉桿中的軸向通道、沿拉桿的徑向設于拉桿中并與軸向通道連通的第一徑向通道、沿襯套徑向設于襯套中并與第一徑向通道連通的第二徑向通道、沿襯套的徑向設于襯套外表面的第一軸向通氣槽以及沿定位座的軸向設于第二內孔內壁面并與第一軸向通氣槽連通的第二軸向通氣槽。

定位結構包括用于凸臺件定位的定位座、沿軸向插入定位座中并與凸臺件螺紋連接的拉桿以及用于水冷焊接夾具固定定位在機匣體夾具上的擋板；