航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩真空釬焊焊接工藝研究

薛華 胡彥彬 劉威

摘 要：針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩真空釬焊焊接過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了改進(jìn)方案，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了試制及檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，新的工藝方案在滿足產(chǎn)品精度并降低人員技術(shù)能力要求的前提下，大大提高了產(chǎn)品加工的效率，具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：整流罩;真空釬焊;焊接;釬焊間隙

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.022

焊接技術(shù)已成為航空制造工程中的主導(dǎo)工藝之一，航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的壓氣機(jī)、機(jī)匣、燃燒室等部件均為焊接結(jié)構(gòu)，以小型零件焊接組合而成，具有特定功能的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)是提高航空結(jié)構(gòu)性能及制造工藝性的重要發(fā)展方向，本文研究的燃燒室整流罩就是此類結(jié)構(gòu)中的典型器件[1]。

燃燒室整流罩是非常復(fù)雜的鈑金成型、焊接組合件，其零件配合關(guān)系多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性差，精度要求高，特別是包括了氬弧焊、電阻點(diǎn)焊、真空釬焊等三類焊接工藝方法[2-3]。燃燒室整流罩加工過(guò)程中有20條鈑金件與鑄件間的氬弧焊縫，40多條鈑金件之間的氬弧焊縫，近2000個(gè)電阻點(diǎn)焊縫，6條環(huán)狀釬焊縫和310處段狀釬焊縫，對(duì)加工工藝方案及技術(shù)人員能力要求高，因此實(shí)際加工過(guò)程中良品率較低。本文針對(duì)燃燒室整流罩加工過(guò)程中的真空釬焊焊接工藝方案進(jìn)行了分析，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，采用改進(jìn)后的工藝方案進(jìn)行了加工試生產(chǎn)，產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)均符合客戶要求，效率獲得了極大提高，具有一定的使用價(jià)值。

1 真空釬焊工藝

現(xiàn)有燃燒室整流罩組件釬焊的工藝程序?yàn)椋号涮住ㄎ缓负盖扒逑础A(yù)置箔帶釬料→定位焊組合→釬焊焊前清洗→預(yù)置膏狀釬料→晾干→裝爐→真空釬焊→目視檢查→X射線檢查。

在零件的不同位置分別使用了箔狀釬料B50TF217（72.0Ni -7.0Si-12.5B）和用粘結(jié)劑和粉狀釬料B50TF81（79.0Ni -19.0Cr-10.0Si）按一定比例調(diào)成的膏狀釬料以及粘帶釬料。由于零件型面為曲面，在釬焊過(guò)程中容易發(fā)生變形，所以需要有釬焊夾具來(lái)控制零件的變形。由于釬焊溫度高達(dá)一千多度 ，夾具材料選用石墨。

通過(guò)前期工藝處理，在真空釬焊處理時(shí)，零件入爐前應(yīng)仔細(xì)檢查釬焊接頭的清潔情況，對(duì)污染的零件進(jìn)行清洗，并去除多余釬料，這是保證釬焊質(zhì)量的必要條件。零件入爐后，現(xiàn)有工藝是將爐內(nèi)壓力抽至低于3.0×10-2Pa，開(kāi)始加熱并保持此真空度。500℃以上加熱及釬焊過(guò)程中的爐內(nèi)壓強(qiáng)應(yīng)保證低于6.6×10-2Pa。

出爐后經(jīng)目視檢查、X射線檢查并對(duì)首件進(jìn)行金相檢測(cè)，經(jīng)確認(rèn)均合格后才能入庫(kù)。

2 問(wèn)題及改進(jìn)

在零件試制過(guò)程中，真空釬焊也存在如下問(wèn)題：

（1）在零件上進(jìn)行電阻焊定位時(shí)，定位焊點(diǎn)容易出現(xiàn)裂紋。其原因是電阻焊定位參數(shù)是通過(guò)打試片確定的，但試片不能完全代表零件的真實(shí)狀態(tài)，因此參數(shù)并不是十分合理。

改進(jìn)方法：在報(bào)廢件上用不同焊接參數(shù)做試驗(yàn)，得到優(yōu)化的焊接參數(shù)，裂紋情況得到了很大程度的控制。目前實(shí)際生產(chǎn)中仍有小部分焊點(diǎn)有裂紋，在最后增加補(bǔ)焊工序，徹底消除裂紋。

（2）電阻焊定位時(shí)，零件變形較嚴(yán)重。變形的主要原因是零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不同部位的定位點(diǎn)焊接條件差異較大，相同的電極不能滿足實(shí)際需要。

改進(jìn)方法：針對(duì)不同部位制造了不同的電極和相應(yīng)的定位焊工裝，從而滿足焊接需要，解決了零件的變形問(wèn)題。

（3）焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生釬焊空穴。從X射線底片來(lái)看，絕大部分釬焊空穴位于離定位焊點(diǎn)較遠(yuǎn)的區(qū)域，所以可以推斷大部分空穴是由于釬焊間隙大造成的。

改進(jìn)方法：焊接時(shí)首先標(biāo)記空穴處，然后在空穴處進(jìn)行電阻點(diǎn)焊以減小零件配合間隙，然后以高于初始釬焊溫度的溫度進(jìn)行補(bǔ)焊，可以有效的消除釬焊空穴。當(dāng)然，從根本上來(lái)說(shuō)最好的解決辦法是提高鈑金件的質(zhì)量，減小由于鈑金件型面配合不好導(dǎo)致的釬焊間隙過(guò)大。

（4）由于鈑金件成形尺寸較難精確保證，造成釬焊間隙較大，同時(shí)該零件焊縫較多，因此釬焊很難一次合格。為了解決這個(gè)問(wèn)題，首先是要保證間隙，在設(shè)計(jì)圖允許的位置補(bǔ)加定位焊點(diǎn)，對(duì)個(gè)別釬焊間隙不滿足要求而設(shè)計(jì)圖又不允許增加焊點(diǎn)的位置（圖紙中對(duì)定位焊點(diǎn)有間距要求），通過(guò)在電阻焊機(jī)上加壓不通電的方式碾壓零件，有效改善了釬焊間隙，達(dá)到釬焊一次合格的目的;其次針對(duì)零件的不同位置，采用不同狀態(tài)、不同規(guī)格釬料結(jié)合使用，在零件定位焊后無(wú)法預(yù)置釬料的位置提前預(yù)置釬料，零件間接觸面先放置箔狀釬料，電阻焊定位完后在焊縫處補(bǔ)加膏狀釬料，在不適合添加膏狀釬料的地方使用粘帶狀釬料。通過(guò)上述措施。可有效提高釬焊一次合格率。

3 試驗(yàn)結(jié)果

針對(duì)釬焊和電阻焊的技術(shù)難題，通過(guò)多次試驗(yàn)，采取了以上的工藝改進(jìn)措施之后，對(duì)試件采用釬焊焊縫金相檢測(cè)熔焊焊縫金相檢測(cè)結(jié)果中，檢測(cè)指標(biāo)釬焊間隙為0.03-0.2mm，合金化深度為0.01-0.04mm，檢測(cè)結(jié)果均符號(hào)客戶要求，同時(shí)采用X射線進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果也符合要求，試驗(yàn)取得了成功。

4 結(jié)論

本文針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩真空釬焊焊接工藝研究中存在的問(wèn)題提出了改進(jìn)的技術(shù)方案，經(jīng)過(guò)工藝試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)用，結(jié)果證明采用調(diào)整焊縫位置、工裝、調(diào)整焊接順序及優(yōu)化焊接參數(shù);嚴(yán)格控制零件之間的錯(cuò)邊量等措施可以有效提高加工質(zhì)量，獲得滿意的產(chǎn)品合格率。

參考文獻(xiàn)：

[1]榮吉利，諶相宇，趙瑞等.火箭整流罩內(nèi)降噪裝置低頻聲學(xué)性能仿真[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（10）：991-995.

[2]田大可，袁長(zhǎng)龍，徐雪等.基于氣動(dòng)性能優(yōu)化的某型發(fā)動(dòng)機(jī)外涵機(jī)匣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2016（04）：43-46.

[3]張?zhí)煲恚喝?，王超?氟化鎂共形整流罩熱障效應(yīng)分析及試驗(yàn)驗(yàn)證[J].紅外與激光工程，2016，45（02）：213-217.