一種桁條結構筒形件的應力松弛校形方法
【專利摘要】本發明涉及一種桁條結構筒形件的應力松弛校形方法，屬于應力松弛校形法【技術領域】。本發明采用適用于裝配式校形模胎的尺寸計算方法確定裝配式校形模胎尺寸，具體來說，故引入脹形修正系數，對支耳部分采用差別計算(稱為差別計算法)，應用差別計算法分別計算了裝配式校形模胎的整體尺寸和支耳尺寸，有效降低桁條結構筒形件的外徑橢圓度，使支耳脹形量與裝配式校形模胎脹形量達到一致，避免了因支耳和裝配式校形模胎脹形量不一致而導致的花瓣式截面，將桁條式結構鈦合金筒形件校形至理想尺寸。
【專利說明】一種桁條結構筒形件的應力松弛校形方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及應力松弛校形法【技術領域】，具體涉及一種桁條結構筒形件的應力松弛校形方法。
【背景技術】
[0002]桁條結構筒形件由筒形殼體和桁條兩部分組成，筒形殼體部分采用兩塊半圓鈦合金板材焊接而成，壁厚2mm,筒形殼體內部均勻焊有8根祐1條,祐1條寬30mm。橢圓度要求±0.2mm。焊接后 ，筒形殼體外徑及桁條焊接部位發生變形，且存在較大焊接殘余應力，與端框對接時，難以滿足±0.2mm的焊接階差要求。采用一體式應力松弛校形模胎難以將桁條部位筒壁校至理想尺寸。需要在一體式校形模胎的基礎上裝配支耳，對桁條部位筒壁進行局部校形。但由于支耳厚度小，裝配式校形模胎脹形量與一體式校形模胎脹形量存在差別，易因支耳脹形量過小造成截面呈花瓣形結構。
【發明內容】
[0003](一 )要解決的技術問題
[0004]本發明的目的是克服現有應力松弛校形方法無法將桁條內筒壁校形至理想尺寸的缺陷，提供一種桁條結構筒形件的應力松弛校形方法，有效降低桁條結構筒形件的外徑橢圓度，消除因脹形不均勻帶來的截面花瓣式結構。
[0005]( 二 )技術方案
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種桁條結構筒形件的應力松弛校形方法，所述桁條結構筒形件包括筒形殼體和桁條，所述方法包括以下步驟:
[0007]S1、確定裝配式校形模胎的尺寸，其中，利用脹形修正系數對所述裝配式校形模胎的支耳尺寸采用差別計算法進行計算；
[0008]S2、根據步驟SI的計算結果制備所述裝配式校形模胎；
[0009]S3、將符合預設壁厚尺寸要求的板材壓成兩個半圓，將所述兩個半圓焊接成所述筒形殼體，并將桁條焊接到筒形殼體上，在筒形殼體的端面周長符合預設要求，且桁條位置無偏移后，繼續執行步驟S4;
[0010]S4、將筒形殼體和裝配式校形模胎進行清洗；
[0011]S5、將筒形殼體套入裝配式校形模胎，將所述支耳插入桁條中，在室溫下放入真空爐；
[0012]S6、在真空度達預設條件后開始升溫，升至預設溫度后，再保溫一段時間；
[0013]S7、在真空條件下隨爐冷卻，冷至一定溫度后出爐，若筒形殼體滿足尺寸要求，則與端框進行焊接裝配后結束，否則返回步驟S3，直至筒形殼體滿足尺寸要求。
[0014]優選地，所述裝配式校形膜胎的材料使用ZGlCrl8Ni9Ti，經鑄造整體成型為圓筒形結構，在8等分位置上加工用于避開桁條的凹槽，裝配式校形膜胎的底部裝配有可伸至桁條內部的所述支耳，裝配式校形膜胎的上部兩邊焊接兩個吊耳，裝配式校形膜胎的底部設有底座。
[0015]優選地，步驟SI在確定裝配式校形模胎的尺寸的過程中，滿足以下條件:
[0016]δ ≥ A D1- A d= (D1X A rd X A 2) X (T-T0) / KT6
[0017]δ ’ ≥ a ( AD2+AD3)_Ad = [(D2X A2+D3X 入 3)-dX 入 J X (T-T0) /10-6
[0018]其中，5表示裝配式校形模胎整體與筒形殼體間隙；
[0019]6，表示支耳與筒形殼體間隙；
[0020]a表示所述脹形修正系數；
[0021]D1表示裝配式校形模胎的非桁條部位直徑；
[0022]D2表示桁條部位的裝配式校形模胎直徑；
[°°23] D3表不支耳厚度；
[0024]d表示圓筒形結構的直徑；
[0025]A D1表示裝配式校形模胎非桁條部位直徑的增大值；
[0026]A D2表示桁條部位的裝配式校形模胎直徑的增大值；
[0027]A D3表示支耳厚度增大值；
[0028]A d表示圓筒形結構直徑增大值；
[0029]A:表示裝配式校形模胎線膨脹系數；
[0030]A 2表示筒形殼體線膨脹系數；
[0031]入3表示支耳線膨脹系數；
[0032]T0表不室溫；
[0033]T表示校形溫度。
[0034]優選地，所述真空爐的有效加熱區的額定溫度為1300 °C，最大真空度為I X KT3Pa。
[0035]優選地，所述裝配式校形模胎的外徑尺寸與焊接件直徑、桁條位置、熱校形溫度有關。
[0036]優選地,所述裝配式校形模胎的整體外徑為473.8mm±0.1mm,總高度為150mm,壁厚30mm,所述裝配式校形模胎對應8根祐1條的位置的所述凹槽有8個,深20mm、寬70mm,每個凹槽底端設有凸臺，所述支耳高度為40mm,寬為25mm,厚為IOmm,支耳外端面圓弧外徑為473.8mm±0.1mm，所述裝配式校形模胎整體外徑距筒形殼體內壁2.1mm，支耳外徑距筒形殼體內壁2.5mm。
[0037]優選地，步驟S4中使用有機溶劑進行所述清洗。
[0038]優選地，所述有機溶劑為丙酮、乙醇或汽油。
[0039](三)有益效果
[0040]本發明采用適用于裝配式校形模胎的尺寸計算方法確定裝配式校形模胎尺寸，具體來說，故引入脹形修正系數，對支耳部分采用差別計算(稱為差別計算法)，應用差別計算法分別計算了裝配式校形模胎的整體尺寸和支耳尺寸，有效降低桁條結構筒形件的外徑橢圓度，使支耳脹形量與裝配式校形模胎脹形量達到一致，避免了因支耳和裝配式校形模胎脹形量不一致而導致的花瓣式截面，將桁條式結構鈦合金筒形件校形至理想尺寸。
【專利附圖】
【附圖說明】[0041]圖1為本發明的方法流程圖；
[0042]圖2為本發明的方法中使用的膜胎的立體圖；
[0043]圖3為本發明的方法中使用的膜胎的頂視圖；
[0044]圖4為本發明的方法中使用的膜胎的側視圖。
【具體實施方式】
[0045]為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0046]如圖1所示，本發明實施例提供了一種桁條結構筒形件的應力松弛校形方法，該方法需要如圖2~圖4所示的裝配式校形模胎一套，材料使用ZGlCr 18Ni9Ti，經鑄造整體成型后，機加成圓筒形結構，在8等分位置上加工凹槽用于避開桁條，模胎底部裝配一條支耳，可伸至桁條內部。模胎上部兩邊焊接兩個吊耳，便于校形時吊裝，為固定零件，模胎底部加工底座。桁條結構筒形件由筒形殼體和桁條兩部分組成，筒形殼體部分采用兩塊半圓鈦合金板材焊接而成，壁厚2mm,筒形殼體內部均勻焊有8根祐1條,祐1條寬30mm。橢圓度要求±0.2mm。該方法的具體步驟如下:
[0047]步驟S1:確定裝配式校形模胎尺寸，因裝配式校形模胎脹形量與一體式模胎脹形量存在差別，支耳部位脹形量與裝配式校形模胎整體部分存在差別，故引入脹形修正系數，對支耳部分采用差別計算，稱為差別計算法(即采用公式(2)進行計算)。在確定裝配式校形模胎的尺寸的過程中，滿足以下條件:
[0048]S ≥AD「Ad = (D1X 入「dX 入2) X (T_T0)/1(T6 (I)
[0049]5 1 ≥a (AD2+AD3)_Ad=[(D2X A2+D3X 入3)-dX 入 JX (T-Tq)/1(T6
[0050](2)
[0051]式中，S -裝配式校形模胎整體與筒形殼體間隙；
[0052]S'-支耳與筒形殼體間隙；
[0053]a -脹形修正系數；
[0054]D1-裝配式校形模胎非桁條部位直徑；
[0055]D2-桁條部位的裝配式校形模胎直徑；
[0056]D3-支耳厚度；
[0057]d-圓筒直徑；
[0058]A D1-裝配式校形模胎非桁條部位直徑增大值；
[0059]A D2-桁條部位的裝配式校形模胎直徑增大值；
[0060]A D3-支耳厚度增大值；
[0061]A d-圓筒直徑增大值；
[0062]A r裝配式校形模胎線膨脹系數；
[0063]A 2-筒形殼體線膨脹系數；
[0064]A 3-支耳線膨脹系數；
[0065]T0-室溫；
[0066]T-校形溫度。
[0067]步驟S2:根據步驟SI計算結果制備裝配式校形模胎。[0068]步驟S3:將符合壁厚尺寸要求的鈦合金板材熱壓成兩半圓，采用電子束焊接成筒形殼體，并將8根桁條焊接到位，測量端面周長，在不大于1504mm，8根桁條位置均勻，無偏移的情況下，繼續執行步驟S4 ；
[0069]步驟S4:將筒形殼體和裝配式校形模胎使用有機溶劑進行清洗，保證零件無油污；
[0070]步驟S5:將筒形殼體套入裝配式校形模胎，支耳插入桁條，擰緊螺栓，室溫下放入真空爐；
[0071]步驟S6:真空度達IX KT2Pa后開始升溫，升溫時間150min，升至800°C保溫150min ；
[0072]步驟S7:真空條件下隨爐冷卻，冷至200°C以下出爐，測量筒形殼體，若筒形殼體滿足尺寸要求，則與端框進行焊接裝配后結束，否則返回步驟S3，直至筒形殼體滿足尺寸要求，再次執行步驟S3?S6，以及步驟S7的冷卻步驟時，需要根據實際情況需調整保溫溫度；
[0073]所述的真空爐的有效加熱區(35600X1300，額定溫度1300 °C，最大真空度I X KT3Pa。
[0074]所述的裝配式校形模胎，外徑尺寸與焊接件直徑、桁條位置、熱校形溫度有關，校形模胎整體外徑為473.8mm±0.1mm,總高度150mm (其中臺階50mm),壁厚30mm,模胎對應8根桁條的位置有8個深20mm寬70mm的凹槽，每個凹槽底端加工凸臺，支耳高度40mm，寬25mm,厚IOmm,支耳外端面圓弧外徑為473.8mm±0.1mm。其中裝配式校形模胎整體外徑距鈦合金筒形殼體內壁2.1mm,支耳外徑距鈦合金筒形殼體內壁2.5_。
[0075]所述的有機溶劑包括丙酮、乙醇、汽油。
[0076]本發明的上述方法中，因裝配式校形模胎脹形量與一體式模胎脹形量存在差別，支耳部位脹形量裝配式校形模胎整體部分存在差別，故引入脹形修正系數，對支耳部分采用差別計算，稱為差別計算法。應用差別計算法分別計算了裝配式校形模胎的整體尺寸和支耳尺寸，使支耳脹形量與裝配式校形模胎脹形量達到一致，避免了因支耳和裝配式校形模胎脹形量不一致而導致的花瓣式截面，將桁條式結構鈦合金筒形件校形至理想尺寸。
[0077]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.ー種桁條結構筒形件的應カ松弛校形方法，所述桁條結構筒形件包括筒形殼體和桁條，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、確定裝配式校形模胎的尺寸，其中，利用脹形修正系數對所述裝配式校形模胎的支耳尺寸采用差別計算法進行計算； 52、根據步驟SI的計算結果制備所述裝配式校形模胎； 53、將符合預設壁厚尺寸要求的板材壓成兩個半圓，將所述兩個半圓焊接成所述筒形殼體，并將桁條焊接到筒形殼體上，在筒形殼體的端面周長符合預設要求，且桁條位置無偏移后，繼續執行步驟S4; 54、將筒形殼體和裝配式校形模胎進行清洗； 55、將筒形殼體套入裝配式校形模胎，將所述支耳插入桁條中，在室溫下放入真空爐； 56、在真空度達預設條件后開始升溫，升至預設溫度后，再保溫一段時間； 57、在真空條件下隨爐冷卻，冷至一定溫度后出爐，若筒形殼體滿足尺寸要求，則與端框進行焊接裝配后結束，否則返回步驟S3，直至筒形殼體滿足尺寸要求。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述裝配式校形膜胎的材料使用ZGlCrl8Ni9Ti，經鑄造整體成型為圓筒形結構，在8等分位置上加工用于避開桁條的凹槽，裝配式校形膜胎的底部裝配有可伸至桁條內部的所述支耳，裝配式校形膜胎的上部兩邊焊接兩個吊耳，裝配式校形膜胎的底部設有底座。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟SI在確定裝配式校形模胎的尺寸的過程中，滿足以下條件: 8 ≥ AD1-Ad=(D1XAfdXA2)X(T-T0) / 1(T6
S'≥ a (AD2+AD3)_Ad=[(D2X 入 2+D3X 入 3)-dX 入 JX (T-T0) / 1(T6
其中，S表示裝配式校形模胎整體與筒形殼體間隙； 6 /表示支耳與筒形殼體間隙； a表示所述脹形修正系數； D1表示裝配式校形模胎的非桁條部位直徑； D2表示桁條部位的裝配式校形模胎直徑； D3表不支耳厚度； d表示圓筒形結構的直徑； AD1表示裝配式校形模胎非桁條部位直徑的增大值； AD2表示桁條部位的裝配式校形模胎直徑的增大值； △ D3表示支耳厚度增大值； Ad表示圓筒形結構直徑增大值； 入!表示裝配式校形模胎線膨脹系數； 入2表示筒形殼體線膨脹系數； 入3表示支耳線膨脹系數； T0表示室溫； T表不校形溫度。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述真空爐的有效加熱區的額定溫度為1300°C，最大真空度為lX10_3Pa。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述裝配式校形模胎的外徑尺寸與焊接件直徑、桁條位置、熱校形溫度有關。
6.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述裝配式校形模胎的整體外徑為473.8mm±0.1mm,總高度為150mm,壁厚30mm,所述裝配式校形模胎對應8根祐1條的位置的所述凹槽有8個,深20mm、寬70mm,每個凹槽底端設有凸臺，所述支耳高度為40mm,寬為25mm,厚為IOmm,支耳外端面圓弧外徑為473.8mm±0.1mm,所述裝配式校形模胎整體外徑距筒形殼體內壁2.1mm，支耳外徑距筒形殼體內壁2.5mm。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中使用有機溶劑進行所述清洗。
8.如權利要求1~7中任一項所述的方 法，其特征在于，所述有機溶劑為丙酮、乙醇或汽油。
【文檔編號】B21D1/08GK103537513SQ201310557680
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】周野, 王永平, 李志勇, 蔡虎 申請人:北京星航機電裝備有限公司