压力焊压力分配方法

文档序号:6434252阅读:360来源:国知局
专利名称:压力焊压力分配方法
技术领域
本发明涉及一种在复杂工件压力焊领域的压力分配方法。
背景技术
随着空间推进技术的不断发展,质量轻、结构小、响应快是中小液体发动机的发展 方向。为降低产品重量和提高响应速度,在发动机领域大量采用层板/直流组合式喷注器, 该类喷注器由法兰、过渡板和喷注芯体采用扩散焊方式连接而成,以上工件结构十分复杂, 多为不规则的槽形多孔结构,且为薄壁件。由于受到工件自身的刚性和工件接触方式和位 置的影响,导致扩散焊后工件结合处焊缝质量差异较大,某些位置焊缝强度在低压力下就 发生泄漏,曾多次出现重大质量问题。
为保证压力在复杂、薄壁结构工件传递的有效性,通过调整工件各部位压力的方 法来控制压力传递,保证工件各个部位受力状态可控,降低应力集中,避免工件局部失稳, 提闻工件焊接质量。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道,也尚未收集到国内外类似的资 料。发明内容
为解决因复杂、薄壁结构工件压力传递的有效性,而导致扩散焊焊缝低压力互串 和焊缝质量差异较大问题,本发明所要解决的技术问题是提出一种复杂工件压力焊的压力 分配方法。本发明通过调整工装与工件各部位有效接触面积的方法来控制压力传递,保证 工件各个部位受力状态受控,降低应力集中,避免工件局部失稳,保证工件各部位焊缝质量 均匀性,提高工件焊接质量。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提出了一种工件压力焊压力分配 方法,该发明包括以下步骤。
步骤1,根据工件结构,绘制三维工件和组合立体图。
步骤2,建立几何模型,利用某些特性对模型进行了简化。
步骤3,材料特性分析和边界条件确定。
步骤4,分析接触状态、接触应力和工件位移等指标。
步骤5,根据分析结果,采用工艺试验的方法进行比对,从而进一步优化边界条件 设置和仿真有效性。
步骤6,通过改变工装与工件某些接触部位面积大小调整压力状态,进行方针分 析,获得工件最佳受力状态,确定工装状态。
相对于现有技术,本发明可以保证压力在复杂、薄壁结构工件传递的有效性,保证 工件各个部位受力状态可控,降低应力集中,提高工件焊接质量。本发明可以广泛应用于各 类使用于压力焊的压力传递领域。


图1为采用ProE绘制的工件三维立体图。
图2为喷注器的结构示意图。
图3为传统工装的结构剖视图。
图4为改进工装的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说 明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后,本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限 定的范围。
为了解决扩散焊后工件结合处焊缝质量差异较大的问题,分析喷注器(其工件均 为复杂、薄壁、多孔结构)低压力下就发生泄漏的原因是扩散焊压力不能有效传递,导致工 件局部失稳,造成工件局部焊缝强度严重不足。
本发明以下实施例通过改变减少或禁止工装与工件某些接触部位面积,来提高压 力在各工件间传递的有效性和合理性,保证工件各个部位受力状态可控,降低应力集中,提 高工件焊接质量。
本发明优选实施例提供的复杂工件压力焊的压力分配方法的具体步骤包括
步骤1,根据喷注器结构要求,该喷注器由法兰采用ProE绘制工件和组合立体图, 见图1、图2。
步骤2,建立几何模型,利用某些特性对模型进行了简化。这里主要注意的是工件 接触情况及其装配状态。
步骤3,材料特性分析和边界条件确定,由于喷注器工件使用了两种材料,因此要 明确材料特性,并确定扩散焊的温度、压力、保温时间、表面光状态和真空度等一系列边界 条件。的使用要求不同,
步骤4,采用专用分析软件对表征压力传递、产品变形和应力变化的接触状态、接 触应力和工件位移等指标进行分析。
步骤5,采用工艺试验的方法对扩散焊前后工件关键尺寸变形进行测量,并与模拟 仿真计算结果对比,进一步优化模型和边界条件。
步骤6,通过改变工装与工件某些接触部位面积大小调整压力状态,具体见图3、 图4,获得工件最佳受力状态。
权利要求
1.一种压力焊压力分配方法,其特征是,包括如下步骤 步骤1:根据喷注器结构要求,采用Pr0E绘制工件和组合立体图; 步骤2 :利用软件对模型划分网格得到有限元模型,利用工件接触情况及其装配状态对网格数量进行简化处理; 步骤3 :材料特性分析和边界条件确定,明确材料特性并确定扩散焊的温度(O. 5 O.85Tm, Tm :为母材熔点)、压力(O.1 20MPa)、保温时间(10 240min)、表面光状态(表面进行除油处理,并用丙酮或酒精擦拭)和真空度(KT1Pa 10_4Pa); 步骤4 :采用相应分析软件获取表征压力传递、产品变形和应力变化的接触分布、接触应力分布、轴向位移云图、径向位移云图等数据,并确定最大接触应力、最小接触应力和最大位移情况; 步骤5 :采用工艺试验的方法对扩散焊前后工件关键尺寸(厚度、直径圆度等)变形进行测量,并与模拟仿真计算结果对比,进一步优化模型和边界条件; 步骤6 :通过改变工装与工件某些接触部位面积大小调整压力状态,获得工件最佳受力状态,如在工作最小应力部位,增加工装与工件的接触面积,提高工件表面的接触状态;再如在工作最大应力部位,减少工装与工件的接触面积,降低最大接触应力值,防止工件变形。
全文摘要
本发明公开了一种压力焊压力分配方法,包括如下步骤根据工件结构,绘制三维工件和组合立体图;建立几何模型,利用某些特性对模型进行了简化;材料特性分析和边界条件确定;分析接触状态、接触应力和工件位移等指标;根据分析结果,采用工艺试验的方法进行比对,从而进一步优化边界条件设置和仿真有效性;通过改变工装与工件某些接触部位面积大小调整压力状态,进行方针分析,获得工件最佳受力状态,确定工装状态。本发明主要应用在两个或两个以上复杂、薄壁结构的工件压力焊连接过程中使用,是一种提高压力传递有效性的压力分配方法,可以避免压力传递的过程中某工件产生较大的局部变形,甚至局部失稳,增加工件接触效果,保证工件焊接质量。
文档编号G06F17/50GK103020330SQ20111028983
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者田英超, 谢荣华, 包海涛 申请人:上海空间推进研究所
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