工件的保护方法、加工方法以及工件转让专利
申请号 : CN202110398060.3
文献号 : CN112984555B
文献日 : 2021-08-03
发明人 : 陈力智 , 石洪国 , 王东 , 闫雪 , 雷力明
申请人 : 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司 , 中国航发商用航空发动机有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种工件的保护方法,其特征在于,包括:步骤A.在所述工件的多个腔道中定义第一腔道、第二腔道,所述第一腔道的腔道口尺寸小于流通尺寸,所述第二腔道的腔道口尺寸大于该流通尺寸,所述第一腔道与所述第二腔道两者相互隔开,所述流通尺寸为在该尺寸可以自由流通熔融的填充料,所述腔道口尺寸为腔道的内壁与外壁的最小径向间隙;
步骤B.对于定义的所述第一腔道,将固态的填充料从所述第一腔道的腔道口输送入所述第一腔道,对该固态的填充料加热使其熔化,之后冷却凝固;
步骤C.对于定义的所述第二腔道,将熔融的填充料从所述第二腔道的腔道口输送入所述第二腔道,之后冷却凝固。
2.如权利要求1所述的保护方法,其特征在于,所述第一腔道位于所述第二腔道的内壁侧,所述步骤C在所述步骤B之后进行,所述熔融的填充料的温度低于第一温度,所述第一温度为该温度下位于所述第二腔道的熔融的填充料将使得第一腔道已凝固的填充料发生熔化的温度。
3.如权利要求1所述的保护方法,其特征在于,在所述步骤A中,在所述工件的多个腔道中还定义第三腔道,所述第三腔道的腔道口尺寸小于流通尺寸,且所述第三腔道与第二腔道通过通道连通;所述保护方法还包括:步骤D.对于定义的第三腔道,在所述步骤C之后,检查从所述第二腔道进入的填充料是否填充该第三腔道;若否,则将固态的填充料从所述第三腔道的腔道口输送入所述第三腔道,对该第三腔道的壁面进行局部加热,直至位于所述第三腔道的腔道口区域的表层的填充料熔化,之后冷却凝固。
4.如权利要求1或3所述的保护方法,其特征在于,对于所述腔道除了所述腔道口之外还具有其它腔道口,采用堵头临时封堵所述其它腔道口,在所述填充料凝固后解除临时封堵。
5.如权利要求1或3所述的保护方法,其特征在于,所述填充料为石蜡,所述固态为粉末、片状或者块状。
6.如权利要求1所述的保护方法,其特征在于,所述流通尺寸为5mm。
7.如权利要求1所述的保护方法,其特征在于,所述第一腔道和/或第二腔道的腔道口区域包括所述工件的待机加工面。
8.一种工件的加工方法,其特征在于,包括:S1.对工件进行如权利要求1‑7任意一项所述的保护方法;
S2.对所述工件进行机加工;
S3.进行所述S2之后,将所述填充料清除。
9.如权利要求8所述的加工方法,其特征在于,在所述S3中,首先,所述工件被置于沸水中,使得所述填充料熔化并漂浮于所述沸水;之后,工件被进行超声波清洗,直至残留于腔道的填充料脱离而被清除。
10.一种工件,其特征在于,所述工件具有多个腔道,所述工件的加工过程采用如权利要求1‑7任意一项所述的保护方法。
11.如权利要求10所述的工件,其特征在于,所述工件为增材制造的燃气涡轮发动机的燃油喷嘴。
说明书 :
工件的保护方法、加工方法以及工件
技术领域
背景技术
切削液、颗粒物等多余物。因为工件内腔复杂,多余物难以清出,腔道的使用性能会受到影
响,如航空发动机喷嘴若内腔存在多余物会直接影响其流量大小和流量稳定性。
去封堵作用;而使用堵头的封堵方式在机械加工腔道口后,漏在腔道外的堵头会被去除掉
导致剩余堵头卡在腔道内难以取出。
造的燃气涡轮发动机的燃油喷嘴,由于增材制造零件表面粗糙等原因,采用整体浸没方式
多余的填充料例如石蜡往往难以清理干净,从而影响机械加工的基准精度和对机械加工过
程的观察。若需要清理干净,往往需要在热处理炉中将填充料分解,热处理过程不仅耗时漫
长,而且热处理又可能会导致工件的材料性能的改变,不仅费时费工,而且工件的材料力学
性能无法保证。
而若取消金属针头,熔融的石蜡也会在注射器的嘴部凝固,因此采用注射器实际是难以进
行熔融的填充料的填充操作。
发明内容
腔道口尺寸大于该流通尺寸,所述第一腔道与所述第二腔道两者相互隔开;步骤B.对于定
义的所述第一腔道,将固态的填充料从所述第一腔道的腔道口输送入所述第一腔道,对该
固态的填充料加热使其熔化,之后冷却凝固;步骤C.对于定义的所述第二腔道,将熔融的填
充料从所述第二腔道的腔道口输送入所述第二腔道,之后冷却凝固。
第二腔道通过通道连通;所述保护方法还包括:步骤D.对于定义的第三腔道,在所述步骤C
之后,检查从所述第二腔道进入的填充料是否填充该第三腔道;若否,则将固态的填充料从
所述第三腔道的腔道口输送入所述第三腔道,对该第三腔道的壁面进行局部加热,直至位
于所述第三腔道的腔道口区域的表层的填充料熔化,之后冷却凝固。
封堵。
留于腔道的填充料脱离而被清除。
不会被填充料附着,使得工件的填充料易于在机加工后清除,在加工过程中对需要防止多
余物进入的腔道的可靠保护,保证了工件的加工质量,适用于各种形状结构的内腔,通用性
好;
入;
附图说明
的,并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制,其中:
具体实施方式
发明的保护范围进行限制。“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请
至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此,应强调并注意的是,本说明书中在不
同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指
同一实施例。此外,本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的
组合。
他操作添加到这些过程中,或从这些过程移除某一步或数步操作。
W小于流通尺寸D,则定义为第一腔道1,若腔道口的尺寸W大于该流通尺寸D,则定义为第二
腔道2,并且在燃油喷嘴的腔道中,第一腔道1与第二腔道2的位置关系是两者相互隔开的,
即两者并不连通。流通尺寸的具体数值,流通尺寸的含义,即在该尺寸可以自由流通熔融的
填充料,发明人发现,若尺寸小于流通尺寸,则进入熔融的填充料的流量小,容易在进入的
过程中受到腔道壁面的冷却作用而发生凝固阻碍流通,流通尺寸一般是根据在腔道填充的
填充料本身的性质的决定的,例如对于常见的石蜡作为填充料而言,可以设定流通尺寸D为
5mm,即在相互隔开的腔道中,若腔道口大于5mm,则定义为第二腔道2,腔道口小于5mm且同
第二腔道2隔开的,定义为第一腔道1,此处定义的腔道口的尺寸代表实际开口的尺寸,以图
7所示的燃油喷嘴10为例,第一腔道1的腔道口的尺寸,定义为第一腔道的内壁11与外壁12
的最小径向间隙,可以理解到,图3以及图4所示的内壁11与外壁12均是规则的圆柱形,因此
最小径向间隙是各处相等的,但腔道口的截面还可以其它形状,例如两个椭圆之间的径向
间隙,例如内壁为方形外壁为圆形之间的径向间隙,此时腔道口的尺寸为内壁与外壁之间
的最小径向间隙,例如两个椭圆的短轴的端点之间的最近距离。类似地,第二腔道2的腔道
口尺寸,定义为第二腔道的内壁21与外壁22的最小径向间隙。
腔道口110输送入第一通道,其有益效果在于,如此可以避免上述现有技术方案中采用注射
器难以注入以及工件整体浸入难以清理的缺点,实现第一腔道1结构的可靠、高效地封堵,
以起到防止多余物进入的保护作用。固态的填充料7的具体形式可以是粉末态的石蜡,通过
漏斗从腔道口110输送入第一腔道1。但不以此为限,固态的形式还可以是石蜡片、石蜡块等
等。填充了固态的石蜡后,对固态的石蜡被加热,其加热温度应至少是使得石蜡被完全熔
化。图4所示的第一腔道1的腔道口110是第一腔道唯一的腔道口,但若第一腔道1还具有其
它腔道口,则需要采用如图8所示的堵头100(例如橡胶堵头、软木塞等)临时封闭其它腔道
口,相比于胶带类的密封,采用堵头可以有效地防止熔融的石蜡由于毛细作用而从微观的
缝隙泄漏,并且还需要限制加热温度在第二温度以下,该第二温度即为该温度下熔融的填
充料易于从堵头泄漏的温度,其具体值随着不同的填充材料而不同,可以通过仿真模拟或
者实验得到。熔化固态的石蜡后,等待其自然冷却凝固即可,如图7所示的凝固填充料9。若
凝固后发现石蜡不足以密封腔道口110,则重复以上步骤,再次添加固态的石蜡、加热熔化、
冷却凝固,直至凝固后的石蜡的高度足以密封腔道口110。
图7所示的第二腔道2的腔道口210并非是第二腔道2唯一的腔道口,第二腔道2还具有另一
腔道口211,也可以采用堵头(例如橡胶堵头、软木塞等)临时封闭另一腔道口211,从而有效
地防止熔融的石蜡由于毛细作用而从微观的缝隙泄漏,但发明人发现,由于此处是熔融的
填充料8灌入,而非对腔道加热将填充料熔化,当熔融的填充料6到达另一腔道口211时温度
已经较低,流动性也较低,因此发生泄漏的可能性较小,因此也可以用胶带101临时密封腔
道口211,可以理解到,虽然到达另一腔道口211时温度已经较低,但熔融的填充料8的温度
也应限定在一定温度以下,以避免发生泄漏,具体温度值可以通过实验或者模拟仿真得到。
灌入熔融的填充料至第二腔道210后,待其自然冷却至凝固即可。
满需要被保护的腔道,并且其它无需保护的部位很难被填充料附着,使得工件的填充料在
机加工后易于清除,在加工过程中对需要防止多余物进入的腔道的可靠保护,保证了工件
的加工质量,适用于各种形状结构的内腔,通用性好。
中的该种结构,如图6以及图7所示的,应先进行图6所示的步骤B,再进行图7所示的步骤C,
并且,在所述步骤B对固态的填充料进行加热的过程中,采用整体式加热的手段,例如将第
一腔道1装有固态的填充料的工件整体地置于烘箱内加热,加热温度如上所述的,应至少是
使得石蜡被完全熔化,并且需要限制在第二温度以下。在步骤C中,熔融的填充料本身的温
度应低于第一温度,该第一温度即为该温度下位于第二腔道2的熔融的填充料将使得第一
腔道1已凝固的填充料发生熔化的温度,其具体值随着不同的填充材料、不同的壁面厚度等
因素而不同,可以通过仿真模拟或者实验得到。如此的有益效果在于,实现了实施例中的腔
道的可靠密封。其原理在于,发明人发现,在实践中,由于第一腔道1位于第二腔道2的内壁
侧,若第一腔道1在第二腔道2之后加热,无论采用何种加热方式,操作如何小心谨慎,对第
一腔道1的加热总是会造成已经凝固于第二腔道2的填充料的熔化,因此在该实施例的结构
中必须是第一腔道1先加热,而采用整体式加热,例如烘箱加热的方式,只需限定加热时间
以及温度即可,易于操作,但不以此为限。同理,在步骤C灌注第二腔道2熔融的填充料的过
程中,需要对熔融的填充料本身的温度进行严格地限制,以免过多的热量通过壁面传递直
接传递至第一腔道1使得第一腔道1中已经凝固的填充料发生熔化,影响已经在第一腔道1
的腔道口110形成的密封结构。
道3。若第三腔道3也具有机加工面,对其保护的方法可以是:在步骤C之后,需要检查从第二
腔道2灌入的熔融的填充料是否可以充满第三腔道3,若第三腔道3也被填充料充满,则待其
冷却凝固即可。另一种情况是通道4较为较长,熔融的填充料在通道4中已发生凝固,此时从
第二腔道2灌入的熔融的填充料无法进入第三腔道3,则需要另外输入填充料进行填充,之
后熔化、凝固以起到填充密封的作用。对于第三腔道3,由于其与第一腔道1类似均为腔道口
尺寸小于流通尺寸。其填充料的输入与第一腔道1类似,均是固态的填充料7输入。对第三腔
道3的加热方式,需要采用对其壁面的局部31加热,并且需要观察,加热至第三腔道3的腔道
口310区域的表层的填充料熔化,即停止加热。局部加热的具体方式可以是采用烙铁对第三
腔道3的壁面热辐射加热,也可以是使用热风枪对第三腔道3的壁面加热。如此的有益效果
在于,保证了保证该类型的腔道可靠地封堵,防止机加工过程中多余物进入。其原理在于,
发明人发现,通道4对于熔融的填充料的凝固作用是不确定的,因此需要检查在步骤C中第
三腔室是否已经可以填充封堵密封,若已经实现,则无需对第三腔道3进行额外操作。若无
法通过通道4输送填充,则采用局部加热以及及时停止加热操作,可以防止对第三腔道3的
加热影响第二腔道2已经凝固的填充料,使其熔化而破坏已经成形的封堵结构,导致后续机
加工过程中多余物容易进入第二腔道2。其原理在于,发明人在实践中发现,由于加热时热
量从下至上传递,腔道口填充料熔化时表明内部固态的填充料已完全熔化,若进一步加热
很可能导致因热量传递破坏在第二腔道2已经形成的填充密封,采用局部加热而非采用烘
箱的整体加热,也是防止对已经在第一腔道1、第二腔道2形成的填充密封的破坏。
行燃油喷嘴工件的加工时,可以通过增材制造工艺成形燃油喷嘴工件,工件包括第一腔道
1、第二腔道2、第三腔道3、以及位于第二腔道2内部的导流叶片6。之后的步骤包括:
留于壁面的死角处)的填充料脱离而被清除。超声波清洗的参数可以根据填充料的不同而
确定,以填充料为石蜡为例,超声波清洗的参数可以是水温加热至80℃,清洗3次以上,每次
清洗时间30min,如此可完全清理出残留在零件内壁内腔上的石蜡。
不会被填充料附着,使得工件的填充料易于在机加工后清除,在加工过程中对需要防止多
余物进入的腔道的可靠保护,保证了工件的加工质量,适用于各种形状结构的内腔,通用性
好;
入;
本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化
及修饰,均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。