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斯特林循环 发动机压力壳加工工艺

阅读：865发布：2020-05-15

专利汇可以提供斯特林循环发动机压力壳加工工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种斯特林发动机的加工工艺，尤其是斯特林循环发动机压力壳加工工艺，包括以下步骤：检测零件尺寸；清洗零件；组装零件，且组装时在钎焊处涂覆钎焊料；真空钎焊，将组装好的斯特林循环发动机压力壳放置到真空钎焊炉中进行钎焊；精磨内腔，将钎焊完成的斯特林循环发动机压力壳用磨床精磨内腔；检漏，对斯特林循环发动机压力壳的内腔加压检测密封性；检测组件尺寸。本发明提供的斯特林循环发动机压力壳加工工艺通过尺寸检测、零件的清洗、组装和真空钎焊使焊接处无气孔裂纹、界面结合好、表面美观、焊缝质密光洁、没有重熔现象，耐腐蚀性好、密封性高、使用寿命长、可靠性好。，下面是斯特林循环发动机压力壳加工工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
检测零件尺寸，检测冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座的尺寸精度和形位公差；
清洗零件，清洗冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座；
组装零件，组装冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座，且组装时在钎焊处涂覆钎焊料；
真空钎焊，将组装好的斯特林循环发动机压力壳放置到真空钎焊炉中进行钎焊；
精磨内腔，将钎焊完成的斯特林循环发动机压力壳用磨床精磨内腔；
检漏，对斯特林循环发动机压力壳的内腔加压检测密封性；
检测组件尺寸。
2.根据权利要求1所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述冷头盖、连接筒和法兰座清洗时包括以下步骤：
汽油浸泡，将冷头盖、连接筒和法兰座放置到汽油中浸泡；
超声波清洗，所述冷头盖、连接筒和法兰座汽油浸泡结束后用超声波清洗；
硫酸溶液浸泡，所述冷头盖、连接筒和法兰座超声波清洗后浸泡到硫酸溶液中；
去离子水清洗，所述冷头盖、连接筒和法兰座硫酸浸泡后用去离子水清洗；
丙酮浸泡，所述冷头盖、连接筒和法兰座用去离子水清洗后放置到丙酮中浸泡；
烘干，所述冷头盖、连接筒和法兰座丙酮浸泡结束后取出烘干。
3.根据权利要求2所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述汽油浸泡时间在50～70分钟；
所述超声波清洗不少于半小时，所述超声波采用的清洗液包括自来水和去油剂；
所述硫酸浸泡的时间为7～13分钟；
所述丙酮浸泡的时间为15～30分钟。
4.根据权利要求1所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述冷头和热头清洗时包括以下步骤：
汽油浸泡，将冷头和热头放置到汽油中浸泡；
超声波清洗，所述冷头和热头汽油浸泡结束后用超声波清洗；
铜化学抛光剂浸泡，所述冷头和热头超声波清洗后浸泡到铜化学抛光剂中；
去离子水清洗，所述冷头和热头铜化学抛光剂浸泡结束后用去离子水清洗；
丙酮浸泡，所述冷头和热头用去离子水清洗后放置到丙酮浸泡；
烘干，所述冷头和热头丙酮浸泡结束后取出烘干。
5.根据权利要求4所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述汽油浸泡时间在50～70分钟；
所述超声波清洗不少于半小时，所述超声波采用的清洗液包括自来水和去油剂；
所述铜化学抛光剂浸泡时间为8～12分钟；
所述丙酮浸泡时间为15～30分钟。
6.根据权利要求1所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述钎焊料为BAg54CuPd。
7.根据权利要求1所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述真空钎焊时包括以下步骤：
抽真空，真空度不大于10-2Pa；
一阶真空焊接，在30～36分钟内加热至650℃～690℃，并保温18～22分钟；
二阶真空焊接，在22～28分钟内从一阶真空焊接温度加热到860℃～890℃，并保温20～22分钟；
三阶真空焊接，在14分钟内从二阶真空焊接温度加热到970℃±10℃，并保温6分钟；
冷却取出，三阶真空焊接完成后随炉冷却至200℃后取出。
8.根据权利要求7所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述一阶真空焊接在33分钟内加热至650℃～690℃；
所述二阶真空焊接在25分钟内从一阶真空焊接温度加热到860℃～890℃。
9.根据权利要求1所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述精磨内腔时，卡盘夹紧法兰座，斯特林循环发动机压力壳转速40～75r/min；用树脂结合剂的砂轮，砂轮转速35～50m/s；内圆磨削时纵向进给量为0.25～0.4mm/r。
10.根据权利要求1所述的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，其特征在于，所述检漏时检测压力为4MPa，保压20分钟。

说明书全文

斯特林循环 发动机压力壳加工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种斯特林发动机的加工工艺，尤其是斯特林循环发动机压力壳加工工艺。

背景技术

[0002] 斯特林循环发动机压力壳是由紫铜的冷头盖、热头和不锈钢的连接筒、法兰底座焊接成为一体，其内的工作气体是以高压封入的容易泄露的氦或氢。因此，斯特林循环发动机压力壳需要能耐高压、耐高温，并且密封要好，避免漏气危险性，能够有效保证发动机的可靠性。

[0003] 铜质的冷头需要分别与不锈钢的冷头盖和连接筒焊接，且冷头安装在冷头盖中，铜质的热头焊接在连接筒的另一端，不锈钢的法兰焊接在热头的上。由于是不同材料的焊接，因此多采用氩弧焊焊接，而氩弧焊只能在相互连接的外圆面进行满焊，但是焊缝和熔合区容易产生裂纹，焊接的强度不能满足要求，在高温和高压下容易发生泄漏，使用寿命短。

发明内容

[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种能够有效提高焊接强度和密封性、焊接处无气孔裂纹、界面结合好、能有效保证焊接后的斯特林循环发动机压力壳使用寿命、可靠性高的斯特林循环发动机压力壳加工工艺，具体技术方案为：

[0005] 斯特林循环发动机压力壳加工工艺，包括以下步骤：

[0006] 检测零件尺寸，检测冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座的尺寸精度和形位公差；清洗零件，清洗冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座；组装零件，组装冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座，且组装时在钎焊处涂覆钎焊料；真空钎焊，将组装好的斯特林循环发动机压力壳放置到真空钎焊炉中进行钎焊；精磨内腔，将钎焊完成的斯特林循环发动机压力壳用磨床精磨内腔；检漏，对斯特林循环发动机压力壳的内腔加压检测密封性；检测组件尺寸。

[0007] 通过采用上述技术方案，首先从零件的尺寸进行把控，从而保证焊接后的尺寸要求和密封性。

[0008] 通过对零件进行清洗，使零件无杂质，进而有效保证焊接后的焊接质量和密封性，避免焊接处发生异常。

[0009] 真空钎焊能够很好的适用不同材料的焊接，通过高温将钎焊料与不同材料粘结在一起实现可靠的焊接，并且钎焊料在高温后容易流动，能够有效填满焊接缝隙，焊接后的密封性好，焊接面积大，焊接质量稳定可靠，并且使用寿命长，有效解决了氩弧焊的焊接范围小，焊接深度小的问题，焊缝及熔合去容易开裂的问题，有效保证了在高温和高压下的使用寿命。

[0010] 优选的，所述冷头盖、连接筒和法兰座清洗时包括以下步骤：汽油浸泡，将冷头盖、连接筒和法兰座放置到汽油中浸泡；超声波清洗，所述冷头盖、连接筒和法兰座汽油浸泡结束后用超声波清洗；硫酸溶液浸泡，所述冷头盖、连接筒和法兰座超声波清洗后浸泡到硫酸溶液中；去离子水清洗，所述冷头盖、连接筒和法兰座硫酸浸泡后用去离子水清洗；丙酮浸泡，所述冷头盖、连接筒和法兰座用去离子水清洗后放置到丙酮中浸泡；烘干，所述冷头盖、连接筒和法兰座丙酮浸泡结束后取出烘干。

[0011] 通过采用上述技术方案，汽油可以有效去除加工过程粘附在零件上的油渍。

[0012] 超声波清洗去除零件表面的汽油，方便进行下到工序。

[0013] 硫酸能够有效去除零件表面的氧化层，防止焊接发生在氧化层上，影响焊接质量。

[0014] 去离子水能够有效保证去除硫酸，并且不会在零件表面发生化学反应。

[0015] 丙酮作为脱水剂对零件进行脱水，保证零件以无水的状态进行焊接。

[0016] 烘干进一步保证零件中是水分被汽化蒸发。

[0017] 优选的，所述汽油浸泡时间在50～70分钟；所述超声波清洗不少于半小时，所述超声波采用的清洗液包括自来水和去油剂；所述硫酸浸泡的时间为7～13分钟，所述硫酸的质量浓度为5％～15％；所述丙酮浸泡的时间为15～30分钟。

[0018] 通过采用上述技术方案，由于汽油溶解油渍速度较慢，因此需要浸泡时间较长，从而有效保证去除零件表面的油污或油渍。

[0019] 优选的，所述冷头和热头清洗时包括以下步骤：汽油浸泡，将冷头和热头放置到汽油中浸泡；超声波清洗，所述冷头和热头汽油浸泡结束后用超声波清洗；铜化学抛光剂浸泡，所述冷头和热头超声波清洗后浸泡到铜化学抛光剂中；去离子水清洗，所述冷头和热头铜化学抛光剂浸泡结束后用去离子水清洗；丙酮浸泡，所述冷头和热头用去离子水清洗后放置到丙酮浸泡；烘干，所述冷头和热头丙酮浸泡结束后取出烘干。

[0020] 通过采用上述技术方案，汽油可以有效去除加工过程粘附在零件上的油渍。

[0021] 超声波清洗去除零件表面的汽油，方便进行下到工序。

[0022] 铜化学抛光剂能够对铜的表面进行化学抛光，去除氧化层，不影响零件的尺寸，并且去除氧化层方便，防止焊接发生在氧化层上，影响焊接质量。

[0023] 去离子水能够有效保证去除硫酸，并且不会在零件表面发生化学反应。

[0024] 丙酮作为脱水剂对零件进行脱水，保证零件以无水的状态进行焊接。

[0025] 烘干进一步保证零件中是水分被汽化蒸发。

[0026] 优选的，所述汽油浸泡时间在50～70分钟；所述超声波清洗不少于半小时，所述超声波采用的清洗液包括自来水和去油剂；所述铜化学抛光剂浸泡时间为8～12分钟；所述丙酮浸泡时间为15～30分钟。

[0027] 优选的，所述钎焊料为BAg54CuPd。

[0028] 优选的，所述真空钎焊时包括以下步骤：抽真空，真空度不大于10-2Pa；一阶真空焊接，在30～36分钟内加热至650℃～690℃，并保温18～22分钟；二阶真空焊接，在22～28分钟内从一阶真空焊接温度加热到860℃～890℃，并保温20～22分钟；三阶真空焊接，在14分钟内从二阶真空焊接温度加热到970℃±10℃，并保温6分钟；冷却取出，三阶真空焊接完成后随炉冷却至200℃后取出。

[0029] 通过采用上述技术方案，可获得无气孔裂纹、界面结合好、表面美观的钎焊接头，焊缝质密光洁、没有重熔现象，耐腐蚀性好。

[0030] 优选的，所述一阶真空焊接在33分钟内加热至650℃～690℃；所述二阶真空焊接在25分钟内从一阶真空焊接温度加热到860℃～890℃。

[0031] 优选的，所述精磨内腔时，卡盘夹紧法兰座，斯特林循环发动机压力壳转速40～75r/min；用树脂结合剂的砂轮，砂轮转速35～50m/s；内圆磨削时纵向进给量为0.25～
0.4mm/r。

[0032] 优选的，所述检漏时检测压力为4MPa，保压20分钟。

[0033] 与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

[0034] 本发明提供的斯特林循环发动机压力壳加工工艺通过尺寸检测、零件的清洗、组装和真空钎焊使焊接处无气孔裂纹、界面结合好、表面美观、焊缝质密光洁、没有重熔现象，耐腐蚀性好、密封性高、使用寿命长、可靠性好。

具体实施方式

[0035] 现对本发明作进一步说明。

[0036] 冷头盖为0Cr18Ni9，即不锈钢。冷头，为T3紫铜。连接筒为不锈钢。热头为紫铜。法兰座为不锈钢。

[0037] 斯特林循环发动机压力壳加工工艺，包括以下步骤：

[0038] 检测零件尺寸，检测冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座的尺寸精度和形位公差，同时检测零件尺寸时各钎焊处的间隙在0.03～0.12mm，保证钎焊料能够正常流通和尺寸精度；

[0039] 清洗零件，清洗冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座；

[0040] 组装零件，组装冷头盖、冷头、连接筒、热头和法兰座，且组装时在钎焊处涂覆钎焊料，钎焊料为BAg54CuPd；

[0041] 真空钎焊，将组装好的斯特林循环发动机压力壳放置到真空钎焊炉中进行钎焊；

[0042] 精磨内腔，将钎焊完成的斯特林循环发动机压力壳用磨床精磨内腔；

[0043] 检漏，对斯特林循环发动机压力壳的内腔加压检测密封性；

[0044] 检测组件尺寸。

[0045] 首先从零件的尺寸进行把控，从而保证焊接后的尺寸要求和密封性。

[0046] 通过对零件进行清洗，使零件无杂质，进而有效保证焊接后的焊接质量和密封性，避免焊接处发生异常。

[0047] 真空钎焊能够很好的适用不同材料的焊接，通过高温将钎焊料与不同材料粘结在一起实现可靠的焊接，并且钎焊料在高温后容易流动，能够有效填满焊接缝隙，焊接后的密封性好，焊接面积大，焊接质量稳定可靠，并且使用寿命长，有效解决了氩弧焊的焊接范围小，焊接深度小的问题，焊缝及熔合去容易开裂的问题，有效保证了在高温和高压下的使用寿命。

[0048] 具体的，冷头盖、连接筒和法兰座清洗时包括以下步骤：

[0049] 汽油浸泡，将冷头盖、连接筒和法兰座放置到汽油中浸泡，在汽油中浸泡时间为1小时；

[0050] 超声波清洗，冷头盖、连接筒和法兰座汽油浸泡结束后用超声波清洗，超声波清洗半小时，超声波采用的清洗液包括自来水和去油剂；

[0051] 硫酸溶液浸泡，冷头盖、连接筒和法兰座超声波清洗后浸泡到硫酸溶液中，硫酸浸泡10分钟，硫酸的质量浓度为5％～15％；

[0052] 去离子水清洗，冷头盖、连接筒和法兰座硫酸浸泡后用去离子水清洗；

[0053] 丙酮浸泡，冷头盖、连接筒和法兰座用去离子水清洗后放置到丙酮中浸泡，丙酮浸泡的时间为15～30分钟；

[0054] 烘干，冷头盖、连接筒和法兰座丙酮浸泡结束后取出烘干。

[0055] 汽油可以有效去除加工过程粘附在零件上的油渍。由于汽油溶解油渍速度较慢，因此需要浸泡时间较长，从而有效保证去除零件表面的油污或油渍。

[0056] 超声波清洗去除零件表面的汽油，方便进行下到工序。

[0057] 硫酸能够有效去除零件表面的氧化层，防止焊接发生在氧化层上，影响焊接质量。

[0058] 去离子水能够有效保证去除硫酸，并且不会在零件表面发生化学反应。

[0059] 丙酮作为脱水剂对零件进行脱水，保证零件以无水的状态进行焊接。

[0060] 烘干进一步保证零件中是水分被汽化蒸发。

[0061] 冷头和热头清洗时包括以下步骤：

[0062] 汽油浸泡，将冷头和热头放置到汽油中浸泡，汽油浸泡1小时；

[0063] 超声波清洗，冷头和热头汽油浸泡结束后用超声波清洗，超声波清洗半小时，超声波采用的清洗液包括自来水和去油剂；

[0064] 铜化学抛光剂浸泡，冷头和热头超声波清洗后浸泡到铜化学抛光剂中，铜化学抛光剂浸泡时间为10分钟；

[0065] 去离子水清洗，冷头和热头铜化学抛光剂浸泡结束后用去离子水清洗；

[0066] 丙酮浸泡，冷头和热头用去离子水清洗后放置到丙酮浸泡，丙酮浸泡时间为15～30分钟；

[0067] 烘干，冷头和热头丙酮浸泡结束后取出烘干。

[0068] 汽油可以有效去除加工过程粘附在零件上的油渍。

[0069] 超声波清洗去除零件表面的汽油，方便进行下到工序。

[0070] 铜化学抛光剂能够对铜的表面进行化学抛光，去除氧化层，不影响零件的尺寸，并且去除氧化层方便，防止焊接发生在氧化层上，影响焊接质量。

[0071] 去离子水能够有效保证去除硫酸，并且不会在零件表面发生化学反应。

[0072] 丙酮作为脱水剂对零件进行脱水，保证零件以无水的状态进行焊接。

[0073] 烘干进一步保证零件中是水分被汽化蒸发。

[0074] 真空钎焊时包括以下步骤：

[0075] 抽真空，真空度不大于10-2Pa；

[0076] 一阶真空焊接，在33分钟内加热至650℃～690℃，并保温18～22分钟；

[0077] 二阶真空焊接，在25分钟内从一阶真空焊接温度加热到860℃～890℃，并保温20～22分钟；

[0078] 三阶真空焊接，在14分钟内从二阶真空焊接温度加热到970℃±10℃，并保温6分钟；

[0079] 冷却取出，三阶真空焊接完成后随炉冷却至200℃后取出。

[0080] 可获得无气孔裂纹、界面结合好、表面美观的钎焊接头，焊缝质密光洁、没有重熔现象，耐腐蚀性好。

[0081] 精磨内腔时，卡盘夹紧法兰座，斯特林循环发动机压力壳转速40～75r/min；用树脂结合剂的砂轮，砂轮转速35～50m/s；内圆磨削时纵向进给量为0.25～0.4mm/r。精磨后使满足使用要求。

[0082] 检漏时检测压力为4MPa，保压20分钟，不能有泄漏。

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