一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法
【專利摘要】一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法，屬于航空發(fā)動機零部件制造【技術(shù)領(lǐng)域】。以往，航空發(fā)動機靜子組件采用釬焊的方法進行焊接，釬縫的強度要低于母材的強度，這會直接影響靜子組件性能穩(wěn)定性，而采用傳統(tǒng)的熔焊方法進行焊接，又存在焊接變形過大的問題。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)過大量的焊接試驗，提供一種全新的真空電子束焊接工藝方法，能夠完全滿足航空發(fā)動機靜子組件的焊接，同時還提供了全新的焊接參數(shù)，該焊接參數(shù)也是經(jīng)過了大量的焊接參數(shù)試驗獲得，能夠最大程度滿足不等厚焊縫的焊接，并采用對稱位置的兩個焊縫進行順序焊接，保證熱輸入均勻，能夠有效控制焊接變形，滿足靜子組件焊后性能穩(wěn)定性要求。
【專利說明】一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動機零部件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，航空發(fā)動機靜子組件采用釬焊的方法進行焊接，釬縫的強度要低于母材的強度，這會直接影響靜子組件性能穩(wěn)定性，而采用傳統(tǒng)的熔焊方法進行焊接，又會存在焊接變形過大的問題，為了能夠?qū)崿F(xiàn)靜子組件焊后性能穩(wěn)定性，又要避免焊接變形過大的問題，相關(guān)技術(shù)人員嘗試采用已有的真空電子束焊接工藝方法，想要滿足對靜子組件的焊接。
[0003]但是，已有的真空電子束焊接工藝方法所適用的零件為航空發(fā)動機進氣機匣，而進氣機匣與靜子組件相比，進氣機匣的焊縫數(shù)量少，且焊縫密度也要遠遠低于靜子組件；進氣機匣的葉片離焊縫較遠，而靜子組件的葉片離焊縫較近；與靜子組件相比，進氣機匣的焊接防護難度低；從焊縫結(jié)構(gòu)上來說，進氣機匣為等厚度焊接，而靜子組件為不等厚度焊接；對于變形量要求來說，進氣機匣對變形量的要求也要低于靜子組件。
[0004]在嘗試采用已有的真空電子束焊接工藝方法對靜子組件進行焊接加工后，發(fā)現(xiàn)該方法仍然無法滿足靜子組件對于焊后性能穩(wěn)定性、焊接變形的加工要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法，能夠滿足靜子組件焊后性能穩(wěn)定性要求，能夠有效解決靜子組件焊接變形過大的問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一:焊前對靜子組件零件進行變形余量選擇
[0008]①為了減小焊接時安裝邊出現(xiàn)的軸向和徑向變形，提高安裝邊剛性，在安裝邊軸向和徑向分別留有2mm余量；
[0009]②由于靜子組件為不等厚焊縫，為了減小厚度差保證焊縫平整度，在焊縫厚段留有1.5_余量，且厚段到薄段之間采用平滑過渡結(jié)構(gòu)；
[0010]步驟二:在焊前120小時內(nèi)，對靜子組件零件進行酸洗，去除零件表面的氧化層；
[0011]步驟三:對靜子組件零件進行工裝定位
[0012]①在靜子組件零件的葉片根部位置安裝葉片保護擋板；
[0013]②利用除油清洗后的定位塊對靜子組件零件進行定位裝配，定位裝配間隙小于等于 0.1mm ；
[0014]步驟四:將定位裝配完成后的靜子組件零件及其定位工裝一同吊裝到電子束焊接的花盤上，并利用壓板進行固定，定位工裝與花盤的間隙小于等于0.1_，再調(diào)整靜子組件零件的角度，保證焊縫結(jié)合面與電子束流平行；
[0015]步驟五:在真空電子束焊機內(nèi)輸入焊接指令，焊接指令采取相對坐標編程，運行焊接指令，并采用0.1mA的小電流進行掃描，保證電子束流對準焊縫，驗證焊接指令準確無誤；
[0016]步驟六:先對一條焊縫進行焊接，其焊接過程分為正式焊和修飾焊，進行正式焊時，其焊接參數(shù)為:加速電壓為150kV，聚焦電流為表面焦點，焊接束流為7mA，焊接速度為10mm/s，掃描波形為圓波，掃描頻率為50Hz，掃描幅值為0.5mm，焊接時真空室的壓力小于等于4X10_4mbar ;進行修飾焊時，其焊接參數(shù)為:加速電壓為150kV，聚焦電流為上焦點，焊接束流為1.8mA，焊接速度為8mm/s，掃描波形為三角波，掃描頻率為20Hz，掃描幅值為1mm，焊接時真空室的壓力小于等于4 X 10_4mbar ；
[0017]步驟七:完成上述一條焊縫的焊接后，打開真空室檢查焊縫質(zhì)量，合格后，進行其它焊縫的焊接；由于所有焊縫呈周向分布，根據(jù)焊縫數(shù)量，選取圓周上對稱位置的兩個焊縫進行順序焊接，依次類推，完成剩余對稱位置焊縫的焊接。
[0018]靜子組件的焊縫總長小，收弧距離短，采用分段收弧，將高能量衰減段加長，將低能量衰減段縮短，可解決短距離焊接收弧塌陷問題。
[0019]所述葉片保護擋板為鎖扣式結(jié)構(gòu)，分為左、右兩片，兩片之間扣合型面與葉片貼合處的葉片型面相同，葉片保護擋板初始狀態(tài)時，其一端由鐵絲連接固定，另一端呈開口狀，通過其開口處將葉片保護擋板貼合到葉片表面，再用鐵絲將葉片保護擋板的開口端連接固定，最后通過鐵夾將葉片保護擋板固定在葉片上，防止焊接過程中葉片保護擋板發(fā)生位移。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)過大量的焊接試驗，提供一種全新的真空電子束焊接工藝方法，能夠完全滿足航空發(fā)動機靜子組件的焊接，同時還提供了全新的焊接參數(shù)，該焊接參數(shù)也是經(jīng)過了大量的焊接參數(shù)試驗獲得，能夠最大程度滿足不等厚焊縫的焊接，并采用對稱位置的兩個焊縫進行順序焊接，保證熱輸入均勻，能夠有效控制焊接變形，滿足靜子組件焊后性能穩(wěn)定性要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為靜子組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為焊縫軌跡示意圖；
[0024]圖中，I一外機匣，2—葉片，3—內(nèi)環(huán)，4一焊縫。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0026]用于焊接的靜子組件為TC4鈦合金材料，其焊縫為不等厚焊縫，焊縫運行軌跡為近似平行四邊形，邊長為28.2mm X 9.1_，焊縫相對于靜子組件中心軸線的傾角為16°，焊縫數(shù)量為138個，所用焊機為真空電子束焊機。
[0027]所述的一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法，包括如下步驟:
[0028]步驟一:焊前對靜子組件零件進行變形余量選擇
[0029]①為了減小焊接時安裝邊出現(xiàn)的軸向和徑向變形，提高安裝邊剛性，在安裝邊軸向和徑向分別留有2mm余量；
[0030]②由于靜子組件為不等厚焊縫，為了減小厚度差保證焊縫平整度，在焊縫厚段留有1.5_余量，且厚段到薄段之間采用平滑過渡結(jié)構(gòu)；
[0031]步驟二:在焊前120小時內(nèi)，對靜子組件零件進行酸洗，去除零件表面的氧化層；
[0032]步驟三:對靜子組件零件進行工裝定位
[0033]①在靜子組件零件的葉片根部位置安裝葉片保護擋板；
[0034]②利用除油清洗后的定位塊對靜子組件零件進行定位裝配，定位裝配間隙小于等于 0.1mm ；
[0035]步驟四:將定位裝配完成后的靜子組件零件及其定位工裝一同吊裝到電子束焊接的花盤上，并利用壓板進行固定，定位工裝與花盤的間隙小于等于0.1_，再調(diào)整靜子組件零件的角度，保證焊縫結(jié)合面與電子束流平行；
[0036]步驟五:在真空電子束焊機內(nèi)輸入焊接指令，焊接指令采取相對坐標編程，運行焊接指令，并采用0.1mA的小電流進行掃描，保證電子束流對準焊縫，驗證焊接指令準確無誤；
[0037]步驟六:先對一條焊縫進行焊接，其焊接過程分為正式焊和修飾焊，進行正式焊時，其焊接參數(shù)為:加速電壓為150kV，聚焦電流為表面焦點，焊接束流為7mA，焊接速度為10mm/s，掃描波形為圓波，掃描頻率為50Hz，掃描幅值為0.5mm，焊接時真空室的壓力小于等于4X10_4mbar ;進行修飾焊時，其焊接參數(shù)為:加速電壓為150kV，聚焦電流為上焦點，焊接束流為1.8mA，焊接速度為8mm/s，掃描波形為三角波，掃描頻率為20Hz，掃描幅值為1mm，焊接時真空室的壓力小于等于4 X 10_4mbar ；
[0038]步驟七:完成上述一條焊縫的焊接后，打開真空室檢查焊縫質(zhì)量，合格后，進行其它焊縫的焊接；由于所有焊縫呈周向分布，根據(jù)焊縫數(shù)量，選取圓周上對稱位置的兩個焊縫進行順序焊接，依次類推，完成剩余對稱位置焊縫的焊接。
[0039]靜子組件的焊縫總長小，收弧距離短，采用分段收弧，將高能量衰減段加長，將低能量衰減段縮短，可解決短距離焊接收弧塌陷問題。
[0040]所述葉片保護擋板為鎖扣式結(jié)構(gòu)，分為左、右兩片，兩片之間扣合型面與葉片貼合處的葉片型面相同，葉片保護擋板初始狀態(tài)時，其一端由鐵絲連接固定，另一端呈開口狀，通過其開口處將葉片保護擋板貼合到葉片表面，再用鐵絲將葉片保護擋板的開口端連接固定，最后通過鐵夾將葉片保護擋板固定在葉片上，防止焊接過程中葉片保護擋板發(fā)生位移。
[0041]實施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一:焊前對靜子組件零件進行變形余量選擇 ①為了減小焊接時安裝邊出現(xiàn)的軸向和徑向變形，提高安裝邊剛性，在安裝邊軸向和徑向分別留有2mm余量； ②由于靜子組件為不等厚焊縫，為了減小厚度差保證焊縫平整度，在焊縫厚段留有1.5_余量，且厚段到薄段之間采用平滑過渡結(jié)構(gòu)； 步驟二:在焊前120小時內(nèi)，對靜子組件零件進行酸洗，去除零件表面的氧化層； 步驟三:對靜子組件零件進行工裝定位 ①在靜子組件零件的葉片根部位置安裝葉片保護擋板； ②利用除油清洗后的定位塊對靜子組件零件進行定位裝配，定位裝配間隙小于等于0.1mm ； 步驟四:將定位裝配完成后的靜子組件零件及其定位工裝一同吊裝到電子束焊接的花盤上，并利用壓板進行固定，定位工裝與花盤的間隙小于等于0.1_，再調(diào)整靜子組件零件的角度，保證焊縫結(jié)合面與電子束流平行； 步驟五:在真空電子束焊機內(nèi)輸入焊接指令，焊接指令采取相對坐標編程，運行焊接指令，并采用0.1mA的小電流進行掃描，保證電子束流對準焊縫，驗證焊接指令準確無誤； 步驟六:先對一條焊縫進行焊接，其焊接過程分為正式焊和修飾焊，進行正式焊時，其焊接參數(shù)為:加速電壓為150kV，聚焦電流為表面焦點，焊接束流為7mA，焊接速度為1mm/s，掃描波形為圓波，掃描頻率為50Hz，掃描幅值為0.5mm，焊接時真空室的壓力小于等于4X 1^mbar ;進行修飾焊時，其焊接參數(shù)為:加速電壓為150kV，聚焦電流為上焦點，焊接束流為1.8mA，焊接速度為8mm/s，掃描波形為三角波，掃描頻率為20Hz，掃描幅值為1mm，焊接時真空室的壓力小于等于4 X 10_4mbar ； 步驟七:完成上述一條焊縫的焊接后，打開真空室檢查焊縫質(zhì)量，合格后，進行其它焊縫的焊接；由于所有焊縫呈周向分布，根據(jù)焊縫數(shù)量，選取圓周上對稱位置的兩個焊縫進行順序焊接，依次類推，完成剩余對稱位置焊縫的焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法，其特征在于:靜子組件的焊縫總長小，收弧距離短，采用分段收弧，將高能量衰減段加長，將低能量衰減段縮短，可解決短距離焊接收弧塌陷問題。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動機靜子組件真空電子束焊接工藝方法，其特征在于:所述葉片保護擋板為鎖扣式結(jié)構(gòu)，分為左、右兩片，兩片之間扣合型面與葉片貼合處的葉片型面相同，葉片保護擋板初始狀態(tài)時，其一端由鐵絲連接固定，另一端呈開口狀，通過其開口處將葉片保護擋板貼合到葉片表面，再用鐵絲將葉片保護擋板的開口端連接固定，最后通過鐵夾將葉片保護擋板固定在葉片上，防止焊接過程中葉片保護擋板發(fā)生位移。
【文檔編號】B23K15/00GK104475959SQ201410589405
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】葛沁, 楊澗石, 李文學, 曲伸, 李英 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司