[发明专利]一种柔性流道可调节焊接散热系统

说明书

本发明公开了一种柔性流道焊接夹持散热系统。系统主要包括：带有柔性冷却流道的紫铜键夹持机构，冷却液流入导管，冷却液流出导管，循环泵站，智能控制器，冷却液热交换池和闭合反馈控制系统等。本发明主要应用于飞机发动机叶片或超薄合金曲面薄板焊接修复的夹持冷却调节。利用本发明进行焊接时可通过可移动的紫铜键内部的流道进行快速散热，并且可根据不同合金叶片的工艺需求对散热系统进行可控调节。系统的冷却液流道分别布置在独立的紫铜键中，可随紫铜键的移动实现散热的柔性调节，从而始终保持对被夹曲面合金的近距离冷却，并可以对智能控制器进行参数设定，配合传感器数据实时反馈调节焊接过程中的冷却液流速、温度和压力等参数实现闭环实时动态控制，达到预期的散热要求。本发明可有效提升和控制冷却速率，对航空维修领域提升曲面超薄合金的焊接修复效果具有重要意义。

技术领域

本发明属于航空维修技术领域，特别是涉及一种柔性流道可调节焊接散热系统。

背景技术

航空发动机压气机叶片长期在高温和高压联合作用的复杂环境下工作，叶片经常发生各种不同程度的损伤。对具有修复价值的受损叶片进行修复具有广泛的市场需求，也为业界所认可。微束脉冲等离子弧焊(MPAW)在小电流下很好的电弧稳定性使其非常适合焊接超薄合金，是目前叶片焊接修复的主流手段。由于焊接时熔池温度较高，钛合金叶片很容易吸入N、H、O等杂质，影响焊接质量。采用惰性气体保护并不能达到完全隔离的效果，采用真空焊接环境成本较高，且某些自动焊枪的结构和运行方式不易实施。对于超薄钛合金的堆焊修复，为了达到更好的焊接质量，增加夹具冷却速度，可以有效降低焊接区在250℃以上停留的时间，减少杂质的吸入。此外，加快冷却速度还可以促进α-Ti的形成，有效提升焊接质量。而对于镍基合金，调节控制冷却速率可以控制合金中Nb的析出比例，影响焊接后的韧性和强度。因此，对于不同合金叶片，要求在焊接过程中能够调节和控制冷却速率。

此外，由于钛合金及镍基合金的导热系数都很低，熔池通过母材的传导向外界的换热效果较差，需要设计焊接流道使流体换热区距离熔池越近越好。其次，由于叶片都是具有弧度的自由曲面，在夹持时需要采用一种柔性夹持结构对叶片进行夹持，使夹持面与叶片具有良好的接触贴合度，有利于熔池的换热。因此需要一种具有柔性夹持且可以进行柔性散热调节的散热系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于解决焊接工艺过程中对温度的控制问题，克服温度条件对于加工质量影响的困难，解决现有条件的不足，提供一种智能、高效、自动的柔性流道可调节焊接散热系统。

主要由夹具机构、自动冷却控制系统两部分组成；夹具机构包括夹具台(1)，夹具台上安装有夹持装置固定梁(2)和滑动导轨(29)，滑动导轨端部设有锁紧手柄(3)，焊接夹持机构安装在滑动导轨上，焊接夹持机构包括对称设置的两个夹持件安装座，夹持件安装座可沿滑动导轨移动，夹持件安装座上分别固定安装有对称设置的由多个独立的散热紫铜键组成的柔性夹持结构(36虚线框内)，散热紫铜键内部设有冷却流道(39)，散热紫铜键与夹持件安装座之间设置有压紧弹簧(20、20-1、21、21-1)，散热紫铜键间的冷却流道串联连接；自动冷却控制系统包括冷却液导管(4、18、5、17)、冷却液循环泵站(6)、冷却液热交换池(10)、温度传感器(26)、控制管线(7、7-1、11、13)和智能控制器(12)，温度传感器实时检测焊件温度，发送给智能控制器，智能控制器控制冷却液温度、流速和压力，通过冷却液输入管路(18、4)和输出管路(17、5)给散热紫铜键输送循环的变温的冷却液，调整紫铜键的散热速率。

带有冷却流道的紫铜键(32、33、34、35)成对称分布，其柔性可调节散热系统对称设置两个冷却循环回路。

各散热紫铜键之间的冷却液管路进出液接口(37、38)采用柔性弯管(22)与相邻铜键的接口串联连接，配合压紧弹簧(20、21、20-1、21-1)实现柔性贴合目标修复薄板(25)，达到散热均匀和柔性可调节的目标。