一种双辐板涡轮盘加压焊接方法与流程

航空发动机、燃气轮机轮盘加工领域。

背景技术：
描述：

双辐板涡轮盘是一种新型的航空发动机涡轮盘结构，该结构形式具有承载能力强，热惯量和机械惯量小，重量轻的特点，可以有效实现发动机涡轮部件结构的减重。通常由左右两个半盘通过焊接构成，制造和焊接的工艺难度大。

通常的双辐板涡轮盘一般采用高温真空加压力的扩散连接，由于在盘体内部有一个中空的容腔，焊接后无法进行再加工，因此其结构尺寸必须在焊接前加工到位，其结构形式的特殊性导致焊接工艺难度大，由于高温焊接不可避免会导致零件变形，因此，需要设计一种焊接定位装置确保涡轮盘的变形尽可能小，同时需要保证焊接的连接可靠。

发明说明：

本发明涉及一种双辐板涡轮盘加压焊接方法，通过石墨块和不锈钢片等控制双辐板涡轮盘焊接变形量，结构简单、装拆方便，互换性及经济性较好。

提供一种双辐板涡轮盘加压焊接方法，如图1所示，方法中应用石墨压头(1)、上垫板(2)、石墨承力柱(3)、下垫板(4)、石墨底座(5)、多个石墨承力块(6)和双辐板涡轮盘毛坯(7)；

双辐板涡轮盘毛坯(7)结构如图2所示，所述的双辐板涡轮盘毛坯为上下对称的两个毛坯盘；两个毛坯盘上均包括环形焊接部12、加压施力部13以及非焊接易变形部(10，11)；

所述的方法包括如下步骤：

步骤一、将石墨底座(5)、多个石墨承力柱(3)和下垫板(4)置于加压焊接炉中，使得下垫板(4)盖在石墨底座(5)上，多个石墨承力柱(3)置于下垫板(4)上，且多个石墨承力柱(3)围出焊接区域；

步骤二、将双辐板涡轮盘毛坯的两个毛坯盘上下位置对称的置于加压焊接炉中，使得两个毛坯盘位于焊接区域内，且使得下毛坯的加压施力部13压在下垫板上；

步骤三、将石墨承力块(6)置于上下毛坯盘的非焊接易变形部之间进行支撑；

步骤四、将上垫板(2)盖在焊接区域的多个石墨承力柱(3)和上毛坯的加压施力部13上；

步骤五、将石墨压头(1)预压在上垫板上；

步骤六、根据加压焊接参数对上下毛坯进行加压焊接。

进一步的，石墨承力块包括外缘石墨块(6)和内环承力块(8)。

进一步的，石墨承力柱(3)包括盘缘承力柱和盘心承力柱(9)。

技术效果：

a)结构简单、可靠、易实现；

b)能有效控制双辐板涡轮盘焊接产生的变形，确保焊接成功。

附图说明：

图1双辐板涡轮盘炉内焊接安装示意图

图2双辐板涡轮盘毛坯结构

其中：1-石墨压头；2-上垫板；3-石墨承力柱；4-下垫板；5-石墨底座；6-石墨承力块；7-双辐板涡轮盘毛坯；8-内环承力块；9-盘心承力柱、10-非焊接易变形部；11-非焊接易变形部；12-环形焊接部；13-加压施力部。

具体实施方式：

具体一种双辐板涡轮盘加压焊接方法，如图1所示，方法中应用石墨压头(1)、上垫板(2)、石墨承力柱(3)、下垫板(4)、多个石墨底座(5)、石墨承力块(6)和双辐板涡轮盘毛坯(7)；

双辐板涡轮盘毛坯(7)结构如图2所示，所述的双辐板涡轮盘毛坯为上下对称的两个毛坯盘；两个毛坯盘上均包括环形焊接部12、加压施力部13以及非焊接易变形部(10，11)；

所述的方法包括如下步骤：

步骤一、将石墨底座(5)、多个石墨承力柱(3)和下垫板(4)置于加压焊接炉中，使得下垫板(4)盖在石墨底座(5)上，多个石墨承力柱(3)置于下垫板(4)上，且，多个石墨承力柱(3)围出焊接区域；

步骤二、将双辐板涡轮盘毛坯的两个毛坯盘上下位置对称的置于加压焊接炉中，使得两个毛坯盘位于焊接区域内，且使得下毛坯的加压施力部13压在下垫板上；

步骤三、将石墨承力块(6)置于上下毛坯盘的非焊接易变形部之间进行支撑；

步骤四、将上垫板(2)盖在焊接区域的多个石墨承力柱(3)和上毛坯的加压施力部13上；

步骤五、将石墨压头(1)预压在上垫板上；

步骤六、根据加压焊接参数对上下毛坯进行加压焊接。

进一步的，石墨承力块包括外缘石墨块(6)和内环承力块(8)。

进一步的，石墨承力柱(3)包括盘缘承力柱和盘心承力柱(9)。

石墨压头(1)、承力柱(3)、石墨底座(5)、外缘石墨块(6)、内环承力块(8)、盘心承力柱(9)等的材料均为高纯度的石墨，高纯石墨具有较高的高温强度，热变形小的特点，在双辐板涡轮盘焊接温度附近有较好的力学性能。上垫板(2)和下垫板(4)用于平衡双辐板盘沿圆周方向上受到的焊接压力，分别位于焊接件的上下两侧，为不锈钢材料，上面涂有阻焊剂，以防止在焊接过程中与其他件粘接在一起。

承力柱(3)、外缘石墨块(6)、内环承力块(8)均可以是分块或整圈结构，盘心承力柱(9)为圆柱体结构。

工作原理

这种方法的主要特点是在焊接炉内加入了控制变形的石墨块，在焊接过程中，石墨压头(1)将焊接压力通过上垫板(2)均匀施加在双辐板盘毛坯的加压施力部(13)上，焊接在高温真空环境下进行，因此，在压力和温度的作用下，双辐板盘毛坯(7)会发生一定程度的变形，根据对盘缘环形焊接部(12)力学性能的不同要求，可以设计不同的外缘石墨承力块(6)和内环承力块(8)的厚度，以起到在焊接过程中控制控制双辐板盘毛坯(7)的盘缘和盘心位置的变形量的目的。石墨承力柱(3)和盘心承力柱(9)则对双辐板盘毛坯(7)起到有效的保护作用，防止在大的焊接压力下，双辐板盘毛坯(7)被石墨压头(1)压塌导致焊接失败。