一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具的制作方法

本发明属于航空发动机制造，具体属于一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具。

背景技术：

1、电子束焊因功率密度高、焊接速度快，焊接变形小，因此在航空发动机制造中广泛应用。虽然电子束焊接过程中零件变形较小，但是对于航空发动机上一些大型薄壁类环形零件，由于直径大、壁厚薄，焊接变形尤其是径向收缩变形及翘曲变形仍不可忽视，情况严重时会导致零件最终尺寸超出设计要求而报废。因此除了选择合理的焊接工艺参数外，设计并使用合适的焊接夹具以减小零件的焊接变形也十分有必要。相比于氩弧焊，电子束焊接头背面一般都设计有锁底结构，焊接时一般采用穿透焊接，保证零件有效厚度完全熔透。因为焊接锁底结构和穿透焊接的关系，电子束焊接夹具通常无法像氩弧焊一样设计焊缝背面支撑以减小焊接变形。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，该设计可以解决现有电子束焊接夹具设计上存在的不足，有效减小零件焊接变形，提高零件加工质量。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，包括焊接夹具底座，周向间隔设置在焊接夹具底座上的多个支撑块，相邻所述支撑块之间设置间隙，所述多个支撑块均可在焊接夹具底座上径向移动，支撑块的支撑面为圆弧面，所述圆弧面上开有凹槽，所述凹槽中心位置与焊接接头对接面位置等高。

3、进一步的，所述支撑面用于与零件内壁的接触，支撑面的直径与装夹零件内径相同。

4、进一步的，相邻所述支撑块的间隙为30mm-50mm。

5、进一步的，焊接前所述支撑块的凹槽为真空状态。

6、进一步的，所述凹槽为u型槽或燕尾槽。

7、进一步的，所述凹槽的数量与支撑的焊缝数量相同。

8、进一步的，所述凹槽为深15mm-20mm、宽为8mm-12mm的u型槽或所述凹槽为开口宽度8mm-12mm、底部宽度18mm-22mm、深度15mm-20mm的燕尾槽。

9、进一步的，所述支撑块通过支撑环和压紧螺钉移动固定在焊接夹具底座上，在支撑环上的压紧螺钉的推动下支撑块实现径向移动。

10、进一步的，使用对称固定的方法依次调整多个支撑块的位置使支撑块紧贴焊接接头背面。

11、进一步的，焊接夹具底座上周向间隔均布设计有6-8个支撑块。

12、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

13、本发明提供一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，通过能在焊接夹具底座上径向移动的多个支撑块形成分段支撑结构，并且支撑块上还设置有凹槽，凹槽中心位置与焊接接头对接面位置等高设置，当支撑块移动和零件接触后，凹槽正好对准焊接接头，成功解决了普通焊接工装无法对电子束焊接接头背面两侧零件进行有效支撑问题，可以显著减小大直径薄壁类零件电子束焊接时焊缝径向收缩变形和翘曲变形的问题；

14、进一步的，对于接头局部贴合间隙通常难以保证的大直径薄壁钣金类零件，本发明可以通过压紧螺钉调节支撑块的移动和对零件内壁的顶紧力，灵活调节每个支撑块使焊接接头贴合间隙在零件径向保持均匀，这样可显著降低零件出现焊缝烧穿和错位的风险。

技术特征：

1.一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，包括焊接夹具底座(2)，周向间隔设置在焊接夹具底座(2)上的多个支撑块(6)，相邻所述支撑块(6)之间设置间隙，所述多个支撑块(6)均可在焊接夹具底座(2)上径向移动，支撑块(6)的支撑面为圆弧面，所述圆弧面上开有凹槽(7)，所述凹槽(7)中心位置与焊接接头(8)对接面位置等高。

2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，所述支撑面用于与零件(1)内壁的接触，支撑面的直径与装夹零件内径相同。

3.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，相邻所述支撑块(6)的间隙为30mm-50mm。

4.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，焊接前所述支撑块(6)的凹槽(7)为真空状态。

5.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，所述凹槽(7)为u型槽或燕尾槽。

6.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，所述凹槽(7)的数量与支撑的焊缝数量相同。

7.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，所述凹槽(7)为深15mm-20mm、宽为8mm-12mm的u型槽或所述凹槽(7)为开口宽度8mm-12mm、底部宽度18mm-22mm、深度15mm-20mm的燕尾槽。

8.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，所述支撑块(6)通过支撑环(4)和压紧螺钉(5)移动固定在焊接夹具底座(2)上，在支撑环(4)上的压紧螺钉(5)的推动下支撑块(6)实现径向移动。

9.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，使用对称固定的方法依次调整多个支撑块(6)的位置使支撑块(6)紧贴焊接接头(8)背面。

10.根据权利要求1所述的一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，其特征在于，焊接夹具底座(2)上周向间隔均布设计有6-8个支撑块(6)。

技术总结
本发明提供一种大型薄壁环形零件的电子束焊接夹具，包括焊接夹具底座，周向间隔设置在焊接夹具底座上的多个支撑块，相邻所述支撑块之间设置间隙，所述多个支撑块均可在焊接夹具底座上径向移动，支撑块的支撑面为圆弧面，所述圆弧面上开有凹槽，所述凹槽中心位置与焊接接头对接面位置等高。该设计可以解决现有电子束焊接夹具设计上存在的不足，有效减小零件焊接变形，提高零件加工质量。

技术研发人员：张潇然,陈涛,王威,王建涛,李耀华,任波,李小航,段青
受保护的技术使用者：中国航发动力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15