一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具及方法技术

本发明专利技术公开了一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具及方法，属于燃气轮机发动机修理领域，夹具包括基础底板、定位单元、压紧单元和辅助调节支撑单元；定位单元、压紧单元和辅助调节支撑单元相互配合，将火焰筒根据其组件状态，重新设计定位和压紧，解决了无专用工装可用的问题。该方法是在燃气发生器火焰筒修理，采用夹具定位，利用数控机床特性，对每件火焰筒套圈凸台堆焊前铣加工时，记录套圈凸台一侧对刀坐标值，火焰筒套圈凸台进行铣加工、堆焊、局部消除应力后，按对每件火焰筒套圈凸台侧面对刀坐标值，加工火焰筒套圈凸台侧面，至所记录的对应数控机床坐标值，该方法具有方案经济可靠、实用，可操作性好、完成产品质量稳定的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具及方法


[0001]本专利技术属于燃气轮机发动机修理领域，具体涉及一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具及方法。

技术介绍

[0002]该某燃气轮机发动机管状钣焊火焰筒结构为分段迭加组合焊接件，由火焰筒头部组件、火焰筒中间锥筒组件和燃气导管组件三部分组成。该火焰筒燃气导管组件末端零件套圈为精密铸造扇形件，该套圈材料为10Cr30Ni50WMoAlTiNb高温合金材料，套圈上设计有一凸台，在零件状态时，铣加工保证最终设计图尺寸：宽20
‑
0.11
‑
0.24
mm，有效深度7mm，凸台中心相对套圈中心对称度0.2mm。火焰筒装配焊接组合时，利用该套圈凸台做角向定位，不再进行加工。火焰筒在总装时，该火焰筒套圈凸台与涡轮1级导向器连接板上的“U”形槽配合，起定位火焰筒角向作用。火焰筒是燃气发生器中容热强度最大的一个部件,工况复杂，是燃汽轮机大修必修件之一。火焰筒大修故障种类多、故障发生部位多变。某台燃气发生器火焰筒大修故障为16件火焰筒套圈凸台两侧磨损，设计要求套圈凸台两侧各堆焊1mm厚度Co60Cr30W5司太立合金，堆焊层硬度应≥40HR，并按原设计图凸台宽20
‑
0.11
‑
0.24
mm，有效深度7mm，凸台中心相对套圈中心对称度0.2mm。加工到位，保证组件装配。
[0003]该修理方案最大的技术难题是在火焰筒组件状态下，火焰筒套圈零件原有的专用工装无法使用，需依据组件的结构特征，重新设计定位、夹紧方式方法，铣加工套圈凸台两侧堆焊层，保证设计图要求。受火焰筒结构影响，该套圈凸台堆焊后，只能进行局部消除应力处理；火焰筒内、外表面涂有高温搪瓷涂层，铣床夹具装夹时，应考虑火焰筒内、外表面涂高温搪瓷涂层不能受冲击而产生高温搪瓷局部脱落；火焰筒总高达531.5mm，壁薄，刚性差，需考虑防振措施；因该修理故障发生概率极小，属于首次修理技术，也无专用工装可用。常规修理方法，设计制造一套带对刀块的专用铣床夹具，以火焰筒套圈外形和火焰筒头部内孔定位，但专用工装结构复杂，外形轮廓尺寸大，制造费用高，设计制造周期长，不能满足燃气发生器修理周期要求。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具及方法，以解决现有技术中无专用工装进行火焰筒组件的修理，常规修理方法专用工装结构复杂，外形轮廓尺寸大，制造费用高，设计制造周期长，不能满足燃气发生器修理周期要求的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开的一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具，包括：基础底板、定位单元、压紧单元和辅助调节支撑单元；定位单元、压紧单元和辅助调节支撑单元均设置在基础底板上；定位单元用于定位火焰筒的燃气导管组件一端，压紧单元用于压紧火焰筒燃气导管组件一端的小圆弧面及斜侧面的内侧和火焰筒中间锥筒组件，辅助调节支撑单元用
于支撑火焰筒中间锥筒组件；
[0007]所述定位单元包括半圆定位柱和圆弧定位件，半圆定位柱和圆弧定位件均设置在基础底板上，圆弧定位件用于定位火焰筒的小圆弧面，半圆定位柱用于火焰筒的斜侧面定位；
[0008]所述压紧单元包括：长压板、第三螺杆、双头压板和若干长螺杆；双头压板固定在第三螺杆上，用于压紧小圆弧面及斜侧面，若干长螺杆设置在基础底板上，长压板固定在若干长螺杆上。
[0009]优选地，所述辅助调节支撑单元包括内螺纹套、第一螺母、第一螺杆和第二螺杆；第一螺杆和第二螺杆均设置在基础底板上，内螺纹套设置在第一螺杆上，第一螺杆通过第一螺母固定在基础底板上。
[0010]优选地，所述基础底板上均布用于安装螺杆的凹槽。
[0011]优选地，所述压紧单元还包括可调螺杆和第二螺母，双头压板一端固定在可调螺杆上，中间部位通过第二螺母固定在第三螺杆上。
[0012]本专利技术还公开了一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的方法，使用上述夹具，并包括以下步骤：
[0013]步骤1：夹具固定在铣床上，采用夹具定位、夹紧火焰筒套圈；
[0014]步骤2：用铣刀与火焰筒套圈凸台上需堆焊的侧面对刀，并记录刀具的Y方向坐标值；
[0015]步骤3：将火焰筒套圈凸台一侧铣削去除1mm，铣后保证凸台宽：19
‑
0.2
mm, 深度：7
‑
0.5
mm；
[0016]步骤4：将火焰筒套圈凸台另一侧铣削去除1mm，铣后保证凸台宽：18
‑
0.3
mm, 深度：7
‑
0.5
mm；
[0017]步骤5：加工火焰筒套圈凸台两侧后，不拆卸夹具，使其保持原始状态；
[0018]步骤6：将与火焰筒套圈同材质、同状态的试块上、下面铣削见光；
[0019]步骤7：在试块一侧的见光面上堆焊Co60Cr30W5司太立合金片，堆焊高度 2mm；
[0020]步骤8：铣削去除试块堆焊层1mm；
[0021]步骤9：检查堆焊层硬度；
[0022]步骤10：试块堆焊层硬度合格后，按合格试块的堆焊参数堆焊火焰筒套圈凸台两侧，堆焊高度各2mm；
[0023]步骤11：对火焰筒套圈凸台进行局部消除焊接应力处理；
[0024]步骤12：火焰筒套圈按原记录依次重新按步骤1装夹火焰筒套圈；
[0025]步骤13：按步骤2所记录的对应火焰筒套圈凸台刀具对刀的Y方向坐标值，铣火焰筒套圈凸台该侧堆焊层至所记录的Y方向坐标值，保证铣后深度为7
‑
0.5
mm；
[0026]步骤14：铣火焰筒套圈凸台另一侧堆焊层，保证铣后尺寸：凸台宽为 20
‑
0.11
‑
0.24
mm，有效深度7mm，凸台中心相对套圈中心对称度0.2mm；
[0027]步骤15：用测具检查凸台中心相对套圈中心对称度0.2mm是否合格；
[0028]步骤16：去除火焰筒套圈凸台铣加工毛刺。
[0029]优选地，步骤1中，夹具在铣床上定位压紧，其跳动不大于0.025mm，且夹具的定位单元对火焰筒套圈端面、小圆弧面和斜侧面进行定位，辅助调节支撑单元在火焰筒前端部
位腹部进行活动辅助支撑，压紧单元对小圆弧面内侧、斜侧面内侧及火焰筒前端部位进行压紧，辅助调节支撑单元、压紧单元与火焰筒筒身接触面之间垫5mm～10mm的橡胶皮。
[0030]优选地，步骤3、步骤4、步骤13和步骤14中，分0.5mm、0.35mm、0.15mm 三次铣削深度进给，主轴转速：720r/min，走刀量：粗加工0.03mm/r、精加工 0.015mm/r。
[0031]优选地，步骤7中的焊接参数为：氩弧焊机：ID
‑
3000IP；Co60Cr30W5司太立合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具，其特征在于，包括：基础底板(1)、定位单元、压紧单元和辅助调节支撑单元；定位单元、压紧单元和辅助调节支撑单元均设置在基础底板(1)上；所述定位单元包括半圆定位柱(7)和圆弧定位件(13)，半圆定位柱(7)和圆弧定位件(13)均设置在基础底板(1)上，圆弧定位件(13)用于定位火焰筒的小圆弧面(14)，半圆定位柱(7)用于火焰筒燃气导管组件(19)上的斜侧面(15)定位；所述压紧单元包括：长压板(12)、第三螺杆(8)、双头压板(10)和若干长螺杆(5)；第三螺杆(8)和若干长螺杆(5)均设置在基础底板(1)上，双头压板(10)固定在第三螺杆(8)上，用于压紧火焰筒燃气导管组件(19)上的小圆弧面(14)及斜侧面(15)，长压板(12)固定在若干长螺杆(5)上；所述辅助调节支撑单元用于支撑火焰筒中间锥筒组件(18)。2.根据权利要求1所述的一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具，其特征在于，所述辅助调节支撑单元包括内螺纹套(2)、第一螺母(3)、第一螺杆(4)和第二螺杆(6)；第一螺杆(4)和第二螺杆(6)均设置在基础底板(1)上，内螺纹套(2)设置在第一螺杆(4)上，第一螺杆(4)通过第一螺母(3)固定在基础底板(1)上。3.根据权利要求1所述的一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具，其特征在于，所述基础底板(1)上均布用于安装螺杆的凹槽。4.根据权利要求1所述的一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的夹具，其特征在于，所述压紧单元还包括可调螺杆(9)和第二螺母(11)，双头压板(10)一端固定在可调螺杆(9)上，中间部位通过第二螺母(11)固定在第三螺杆(8)上。5.一种钣焊火焰筒套圈凸台两侧面堆焊层的方法，其特征在于，使用权利要求1～4任意一项所述的夹具，并包括以下步骤：步骤1：夹具固定在铣床上，采用夹具定位、夹紧火焰筒套圈；步骤2：用铣刀与火焰筒套圈凸台上需堆焊的侧面对刀，并记录刀具的Y方向坐标值；步骤3：将火焰筒套圈凸台一侧铣削去除1mm，铣后保证凸台宽：19
‑
0.2
mm,深度：7
‑
0.5
mm；步骤4：将火焰筒套圈凸台另一侧铣削去除1mm，铣后保证凸台宽：18
‑
0.3
mm,深度：7
‑
0.5
mm；步骤5：加工火焰筒套圈凸台两侧后，不拆卸夹具，使其保持原始状态；步骤6：将与火焰筒套圈同材质、同状态的试块上、下面铣削见光；步骤7：在试块一侧的见光面上堆焊Co60Cr30W...

【专利技术属性】
技术研发人员：司松社，霍潮峰，胡斌，高亚娟，王涛，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：