鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置與方法；所述裝置包括去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、抽真空裝置以及控制裝置，所述去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室依次通過管道相連；所述去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室分別與抽真空裝置連接；所述控制裝置分別與去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、抽真空裝置連接；所述的方法包括除油、去膜和焊接等步驟。本發(fā)明的有益效果是：該裝置實(shí)現(xiàn)了去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、智能機(jī)械臂、抽真空裝置、控制裝置的有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)待焊件在完全真空條件下實(shí)現(xiàn)去膜和擴(kuò)散連接，避免待焊件表面去膜后的二次氧化污染問題，實(shí)現(xiàn)鈦合金舵翼零件的優(yōu)質(zhì)高效焊接。
【專利說明】
鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及零件加工領(lǐng)域，具體涉及一種鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金具有比強(qiáng)度和比剛度高、耐腐蝕性好以及高溫力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于航空、航天和其他工業(yè)領(lǐng)域。對于鈦合金真空擴(kuò)散焊而言，由于待焊面存在氧化膜，目前主要采用機(jī)械或化學(xué)的方法去除待焊面的氧化膜，然后再置于真空爐中完成焊接，這種操作流程會(huì)在清洗后的連接面發(fā)生二次氧化，無法從根本上消除氧化膜對連接過程的影響；氧化膜的存在阻礙了待焊面原子間的擴(kuò)散，不僅需要提供較大壓力來破碎氧化膜，而且需要較高的溫度或較長的時(shí)間完成待焊面原子間的充分?jǐn)U散，必然導(dǎo)致待焊件的形狀、尺寸、組織變化、性能的等參數(shù)降低。另外，由于待焊件表面氧化膜的存在，真空擴(kuò)散焊過程中在接頭界面處往往會(huì)形成氧化鈦夾雜，這些脆性氧化物的存在必然降低接頭性會(huì)K。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是克服上述傳統(tǒng)的真空擴(kuò)散焊的缺陷，提出一種鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝備與方法，從根本上解決現(xiàn)有鈦合金舵翼真空擴(kuò)散焊過程中氧化膜難以完全去除的技術(shù)難題，提高焊接質(zhì)量和產(chǎn)品合格率。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明提供了一種鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置，包括去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、抽真空裝置以及控制裝置，所述去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室依次通過管道相連;所述去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室分別與抽真空裝置連接;所述控制系統(tǒng)分別與去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、抽真空裝置連接。
[0006]優(yōu)選地，所述去膜室內(nèi)設(shè)置有去膜工作臺，去膜工作臺下方設(shè)置有加熱器;去膜室頂部、去膜工作臺上方設(shè)置有等離子轟擊源，去膜室后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置連接的抽真空接口，右側(cè)壁上設(shè)置有與中轉(zhuǎn)室連接的管道接口。
[0007]優(yōu)選地，所述中轉(zhuǎn)室內(nèi)設(shè)有智能機(jī)械臂，智能機(jī)械臂與中轉(zhuǎn)室前側(cè)壁之間設(shè)有焊件托架，中轉(zhuǎn)室前側(cè)壁上設(shè)有爐門；中轉(zhuǎn)室左側(cè)壁和右側(cè)壁上分別設(shè)有與去膜室和焊接室連接的管道接口 ；中轉(zhuǎn)室后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置連接的抽真空接口。
[0008]優(yōu)選地，所述智能機(jī)械臂包括依次連接的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、運(yùn)動(dòng)臂桿和夾持工具;所述驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)固定于中轉(zhuǎn)室底部中央。智能機(jī)械臂可實(shí)現(xiàn)真空環(huán)境下抓取、翻邊、放置、傳送、裝配待焊件等功能。
[0009]優(yōu)選地，所述焊接室中央設(shè)有焊接工作臺和焊接壓頭，所述焊接壓頭位于可升降工作臺上方;焊接室內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有加熱屏;焊接室左側(cè)壁上設(shè)置有與中轉(zhuǎn)室連接的管道接口 ；焊接室右側(cè)壁上設(shè)有爐門；焊接室前側(cè)壁上設(shè)有觀察口 ；焊接室后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置連接的抽真空接口。
[0010]優(yōu)選地，所述分別連接去膜室與中轉(zhuǎn)室、中轉(zhuǎn)室與焊接室的管道上設(shè)置有閥門，用于控制相鄰兩室間的連通和關(guān)閉。
[0011]優(yōu)選地，所述管道為金屬管道。
[0012]優(yōu)選地，所述去膜工作臺、焊接工作臺均為可升降工作臺。
[0013]本發(fā)明還提供了一種基于所述裝置的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊方法，所述方法具體包括以下步驟:
[0014]除油步驟:將待焊件用酒精擦拭，除去油污；
[0015]抽真空步驟:將待焊件放入真空擴(kuò)散焊裝置的中轉(zhuǎn)室內(nèi)的焊件托架上，然后對去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室分別進(jìn)行抽真空處理；
[0016]去膜步驟:抽真空處理后，打開去膜室與中轉(zhuǎn)室之間管道的閥門，通過智能機(jī)械臂將待焊件送入去膜室內(nèi)的去膜工作臺，關(guān)閉閥門，對待焊件進(jìn)行加熱，采用等離子轟擊源對待焊件表面進(jìn)行真空去膜；
[0017]焊接步驟:將去膜后的待焊件通過智能機(jī)械臂送入焊接室內(nèi)的可升降工作臺上，裝配后將焊接室加熱至擴(kuò)散溫度，對裝配好的待焊件進(jìn)行加壓擴(kuò)散焊接；
[0018]所述的抽真空步驟、去膜步驟和焊接步驟均通過控制裝置控制。
[0019]優(yōu)選地，除油步驟中，酒精擦拭時(shí)間為3min。
[0020]優(yōu)選地，抽真空步驟中，所述抽真空處理中，使去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室的真空度為1X10—4Pa0
[0021]優(yōu)選地，去膜步驟中，所述對待焊件進(jìn)行加熱至550±10°C。
[0022]優(yōu)選地，焊接步驟中，所述加壓擴(kuò)散焊接的焊接溫度為920±10°C ;所述加壓的方法包括采用焊接壓頭對待焊件施加均布壓力的步驟。
[0023]優(yōu)選地，焊接步驟中，所述裝配具體包括將待焊件重疊放置，且沉積有薄膜的表面相鄰的步驟。
[0024]優(yōu)選地，所述方法還包括在焊接步驟后，將焊接好的焊件冷卻至室溫后取出。
[0025]優(yōu)選地，所述焊件冷卻2h內(nèi)，保持裝置內(nèi)真空度高于IX 10—4Pa;冷卻2h后，關(guān)閉抽真空裝置。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0027]本發(fā)明的裝置實(shí)現(xiàn)了去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、智能機(jī)械臂、抽真空裝置、控制裝置的有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)了待焊件在完全真空條件下去膜和擴(kuò)散焊接，避免了待焊件表面去膜后脫離真空環(huán)境造成的二次氧化污染問題，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)高效焊接。
【附圖說明】
[0028]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0029]圖1為本發(fā)明的一種鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置俯視圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中焊接步驟的加熱曲線；
[0031]其中:卜去膜室;2-中轉(zhuǎn)室;3-智能機(jī)械臂;4-焊接室;5-抽真空裝置;6-控制裝置；7-等離子轟擊源;8-去膜工作臺；9-加熱器；10-閥門；11-管道；12-焊件托架；13-中轉(zhuǎn)室爐門；14-驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)；15-運(yùn)動(dòng)臂桿；16-夾持工具；17-加熱屏；18-觀察口 ； 19-焊接工作臺；20-焊接壓頭;21-焊接室爐門。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]實(shí)施例
[0034]本實(shí)施例提供了一種鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置與方法，所述鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置如圖1所示，包括去膜室1、中轉(zhuǎn)室2、焊接室4、抽真空裝置5以及控制裝置6，所述去膜室1、中轉(zhuǎn)室2、焊接室4依次通過管道11相連;所述去膜室1、中轉(zhuǎn)室2、焊接室4分別與抽真空裝置5連接;所述控制裝置6分別與去膜室1、中轉(zhuǎn)室2、焊接室4、抽真空裝置5連接。
[0035]所述去膜室I內(nèi)設(shè)置有可升降的去膜工作臺8，去膜工作臺8下方設(shè)置有加熱器9;去膜室I頂部、去膜工作臺8上方設(shè)置有等離子轟擊源7，去膜室I后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置5連接的抽真空接口，右側(cè)壁上設(shè)置有與中轉(zhuǎn)室2連接的管道接口。
[0036]所述中轉(zhuǎn)室2內(nèi)設(shè)有智能機(jī)械臂3，智能機(jī)械臂與中轉(zhuǎn)室2前側(cè)壁之間設(shè)有焊件托架12，中轉(zhuǎn)室2前側(cè)壁上設(shè)有中轉(zhuǎn)室爐門13;中轉(zhuǎn)室2左側(cè)壁和右側(cè)壁上分別設(shè)有與去膜室I和焊接室4連接的管道接口 ；中轉(zhuǎn)室2后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置5連接的抽真空接口。
[0037]所述智能機(jī)械臂3包括依次連接的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)14、運(yùn)動(dòng)臂桿15和夾持工具16;所述驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)14固定于中轉(zhuǎn)室2底部中央。智能機(jī)械臂3可實(shí)現(xiàn)真空環(huán)境下抓取、翻邊、放置、傳送、裝配待焊件等功能。
[0038]所述焊接室4中央設(shè)有可升降的焊接工作臺19和焊接壓頭20，所述焊接壓頭20位于焊接工作臺19上方;焊接室4內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有加熱屏17;焊接室4左側(cè)壁上設(shè)置有與中轉(zhuǎn)室2連接的管道接口 ；焊接室4右側(cè)壁上設(shè)有焊接室爐門21;焊接室4前側(cè)壁上設(shè)有觀察口 18;焊接室4后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置5連接的抽真空接口。
[0039]所述分別連接去膜室I與中轉(zhuǎn)室2、中轉(zhuǎn)室2與焊接室4的管道11上設(shè)置有閥門10。
[0040]所述管道11為金屬管道。
[0041]本實(shí)施例所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊方法，所述方法具體包括以下步驟:
[0042]I)采用酒精擦拭待焊件A和B各3min，以除去油污；
[0043]2)將待焊件A和B置于中轉(zhuǎn)室2焊件托架12上，關(guān)閉中轉(zhuǎn)室爐門13，通過控制裝置6啟動(dòng)抽真空裝置5對去膜室1、中轉(zhuǎn)室2、焊接室4分別進(jìn)行抽真空處理，直至各室真空度達(dá)到1X10—4Pa;
[0044]3)利用智能機(jī)械臂3中驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)14、運(yùn)動(dòng)臂桿15和夾持工具16的配合運(yùn)動(dòng)抓取待焊件A，然后打開去膜室I與中轉(zhuǎn)室2之間的閥門10，通過智能機(jī)械臂3將待焊件A送入去膜室I的去膜工作臺8上，關(guān)閉去膜室I與中轉(zhuǎn)室2之間的閥門1，利用去膜室I工作臺8下方的加熱器9對待焊件A進(jìn)行加熱至550±10°C，然后開啟等離子轟擊源7對待焊件A表面進(jìn)行去膜；
[0045]4)待去膜完畢后，打開去膜室與中轉(zhuǎn)室之間的閥門10，利用智能機(jī)械臂3抓取去膜后的待焊件A，退回中轉(zhuǎn)室2，關(guān)閉去膜室I與中轉(zhuǎn)室2之間的閥門10，然后打開焊接室4與中轉(zhuǎn)室2之間的閥門10，通過智能機(jī)械臂3的升降和旋轉(zhuǎn)將去膜后的待焊件A送入焊接工作臺19，退出智能機(jī)械臂3，關(guān)閉焊接室4與中轉(zhuǎn)室2之間的閥門1;
[0046]5)重復(fù)步驟3)和4)，實(shí)現(xiàn)待焊件B表面去膜，通過智能機(jī)械臂3將其與待焊件A裝配，并通過焊接室4前側(cè)觀察口 18進(jìn)行焊前確認(rèn)；
[0047]6)通過加熱屏17對將焊接室4進(jìn)行加熱至920±10°C，所述加熱曲線如圖2所示，采用焊接壓頭20對裝配好的待焊件A和B進(jìn)行加壓擴(kuò)散焊接；
[0048]7)焊接件爐冷卻2h內(nèi)，焊接室4內(nèi)部真空度繼續(xù)保持I X 10—4Pa,冷卻2h后，不再抽真空，待焊接室4冷卻至室溫，打開焊接室4爐門21將焊件取出。
[0049]本實(shí)施例得到的焊接件焊合率達(dá)到98%以上，接頭室溫強(qiáng)度達(dá)到母材強(qiáng)度。
[0050]綜上所述，本發(fā)明的真空焊裝置實(shí)現(xiàn)了去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、智能機(jī)械臂、抽真空裝置、控制裝置的有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)了待焊件在完全真空條件下去膜和擴(kuò)散焊接，避免了待焊件表面去膜后脫離真空環(huán)境造成的二次氧化污染問題，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)高效焊接。
[0051]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置，包括去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、抽真空裝置以及控制裝置，其特征在于，所述去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室依次通過管道相連;所述去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室分別與抽真空裝置連接;所述控制裝置分別與去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室、抽真空裝置連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置，其特征在于，所述去膜室內(nèi)設(shè)置有去膜工作臺，去膜工作臺下方設(shè)置有加熱器;去膜室頂部、去膜工作臺上方設(shè)置有等離子轟擊源，去膜室后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置連接的抽真空接口，右側(cè)壁上設(shè)置有與中轉(zhuǎn)室連接的管道接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置，其特征在于，所述中轉(zhuǎn)室內(nèi)設(shè)有智能機(jī)械臂，智能機(jī)械臂與中轉(zhuǎn)室前側(cè)壁之間設(shè)有焊件托架，中轉(zhuǎn)室前側(cè)壁上設(shè)有中轉(zhuǎn)室爐門；中轉(zhuǎn)室左側(cè)壁和右側(cè)壁上分別設(shè)有與去膜室和焊接室連接的管道接口 ；中轉(zhuǎn)室后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置連接的抽真空接口。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置，其特征在于，所述智能機(jī)械臂包括依次連接的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、運(yùn)動(dòng)臂桿和夾持工具;所述驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)固定于中轉(zhuǎn)室底部中央。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置，其特征在于，所述焊接室中央設(shè)有焊接工作臺和焊接壓頭，所述焊接壓頭位于焊接工作臺上方;焊接室內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有加熱屏;焊接室左側(cè)壁上設(shè)置有與中轉(zhuǎn)室連接的管道接口；焊接室右側(cè)壁上設(shè)有焊接室爐門；焊接室前側(cè)壁上設(shè)有觀察口；焊接室后側(cè)壁上設(shè)置有與抽真空裝置連接的抽真空接口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊裝置，其特征在于，所述分別連接去膜室與中轉(zhuǎn)室、中轉(zhuǎn)室與焊接室的管道上設(shè)置有閥門。7.—種基于權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述裝置的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: 除油步驟:將待焊件用酒精擦拭，除去油污； 抽真空步驟:將待焊件放入真空擴(kuò)散焊裝置的中轉(zhuǎn)室內(nèi)的焊件托架上，然后對去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室分別進(jìn)行抽真空處理； 去膜步驟:抽真空處理后，打開去膜室與中轉(zhuǎn)室之間管道的閥門，通過智能機(jī)械臂將待焊件送入去膜室內(nèi)的去膜工作臺，關(guān)閉閥門，對待焊件進(jìn)行加熱，然后采用等離子轟擊源對待焊件表面進(jìn)行真空去膜； 焊接步驟:將去膜后的待焊件通過智能機(jī)械臂送入焊接室內(nèi)的焊接工作臺上，裝配后將焊接室加熱至擴(kuò)散溫度，對裝配好的待焊件進(jìn)行加壓擴(kuò)散焊接； 所述的抽真空步驟、去膜步驟和焊接步驟均通過控制裝置控制。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊方法，其特征在于，抽真空步驟中，所述抽真空處理后，去膜室、中轉(zhuǎn)室、焊接室的真空度為I X 10—4Pa。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊方法，其特征在于，去膜步驟中，所述對待焊件進(jìn)行加熱至550±10°C。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦合金舵翼零件真空擴(kuò)散焊方法，其特征在于，焊接步驟中，所述加壓擴(kuò)散焊接的焊接溫度為920± 10°C ;所述加壓的方法包括采用焊接壓頭對待焊件施加均布壓力的步驟。
【文檔編號】B23K20/26GK106041293SQ201610444126
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】彭赫力, 劉海建, 李中權(quán), 何光榮, 袁勇, 張小龍, 鐘益平
【申請人】上海航天精密機(jī)械研究所