《航空发动机整流罩真空钎焊焊接工艺》
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摘 要：针对航空发动机整流罩真空钎焊焊接过程中存在的问题进行了研究,提出了改进方案,并对产品进行了试制及检测,检测结果表明,新的工艺方案在满足产品精度并降低人员技术能力要求的前提下,大大提高了产品加工的效率,具有非常重要的意义.
关键词：整流罩;真空钎焊;焊接;钎焊间隙
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.022
焊接技术已成为航空制造工程中的主导工艺之一,航空发动机中的压气机、机匣、燃烧室等部件均为焊接结构,以小型零件焊接组合而成,具有特定功能的大型复杂结构是提高航空结构性能及制造工艺性的重要发展方向,本文研究的燃烧室整流罩就是此类结构中的典型器件[1].
燃烧室整流罩是非常复杂的钣金成型、焊接组合件,其零件配合关系多,结构复杂,刚性差,精度要求高,特别是包括了氩弧焊、电阻点焊、真空钎焊等三类焊接工艺方法[2-3].燃烧室整流罩加工过程中有20条钣金件与铸件间的氩弧焊缝,40多条钣金件之间的氩弧焊缝,近2000个电阻点焊缝,6条环状钎焊缝和310处段状钎焊缝,对加工工艺方案及技术人员能力要求高,因此实际加工过程中良品率较低.本文针对燃烧室整流罩加工过程中的真空钎焊焊接工艺方案进行了分析,并对其进行了改进,采用改进后的工艺方案进行了加工试生产,产品经检验均符合客户要求,效率获得了极大提高,具有一定的使用价值.
1 真空钎焊工艺
现有燃烧室整流罩组件钎焊的工艺程序为：配套→定位焊焊前清洗→预置箔带钎料→定位焊组合→钎焊焊前清洗→预置膏状钎料→晾干→装炉→真空钎焊→目视检查→X射线检查.
在零件的不同位置分别使用了箔状钎料B50TF217（72.0Ni -7.0Si-12.5B）和用粘结剂和粉状钎料B50TF81（79.0Ni -19.0Cr-10.0Si）按一定比例调成的膏状钎料以及粘带钎料.由于零件型面为曲面,在钎焊过程中容易发生变形,所以需要有钎焊夹具来控制零件的变形.由于釬焊温度高达一千多度 ,夹具材料选用石墨.
通过前期工艺处理,在真空钎焊处理时,零件入炉前应仔细检查钎焊接头的清洁情况,对污染的零件进行清洗,并去除多余钎料,这是保证钎焊质量的必要条件.零件入炉后,现有工艺是将炉内压力抽至低于3.0×10-2Pa,开始加热并保持此真空度.500℃以上加热及钎焊过程中的炉内压强应保证低于6.6×10-2Pa.
出炉后经目视检查、X射线检查并对首件进行金相检测,经确认均合格后才能入库.
2 问题及改进
在零件试制过程中,真空钎焊也存在如下问题：
（1）在零件上进行电阻焊定位时,定位焊点容易出现裂纹.其原因是电阻焊定位参数是通过打试片确定的,但试片不能完全代表零件的真实状态,因此参数并不是十分合理.
改进方法：在报废件上用不同焊接参数做试验,得到优化的焊接参数,裂纹情况得到了很大程度的控制.目前实际生产中仍有小部分焊点有裂纹,在最后增加补焊工序,彻底消除裂纹.
（2）电阻焊定位时,零件变形较严重.变形的主要原因是零件结构较复杂,不同部位的定位点焊接条件差异较大,相同的电极不能满足实际需要.
改进方法：针对不同部位制造了不同的电极和相应的定位焊工装,从而满足焊接需要,解决了零件的变形问题.
（3）焊接过程中容易产生钎焊空穴.从X射线底片来看,绝大部分钎焊空穴位于离定位焊点较远的区域,所以可以推断大部分空穴是由于钎焊间隙大造成的.
改进方法：焊接时首先标记空穴处,然后在空穴处进行电阻点焊以减小零件配合间隙,然后以高于初始钎焊温度的温度进行补焊,可以有效的消除钎焊空穴.当然,从根本上来说最好的解决办法是提高钣金件的质量,减小由于钣金件型面配合不好导致的钎焊间隙过大.
（4）由于钣金件成形尺寸较难精确保证,造成钎焊间隙较大,同时该零件焊缝较多,因此钎焊很难一次合格.为了解决这个问题,首先是要保证间隙,在设计图允许的位置补加定位焊点,对个别钎焊间隙不满足要求而设计图又不允许增加焊点的位置（图纸中对定位焊点有间距要求）,通过在电阻焊机上加压不通电的方式碾压零件,有效改善了钎焊间隙,达到钎焊一次合格的目的;其次针对零件的不同位置,采用不同状态、不同规格钎料结合使用,在零件定位焊后无法预置钎料的位置提前预置钎料,零件间接触面先放置箔状钎料,电阻焊定位完后在焊缝处补加膏状钎料,在不适合添加膏状钎料的地方使用粘带状钎料.通过上述措施.可有效提高钎焊一次合格率.
3 试验结果
针对钎焊和电阻焊的技术难题,通过多次试验,采取了以上的工艺改进措施之后,对试件采用钎焊焊缝金相检测熔焊焊缝金相检测结果中,检测指标钎焊间隙为0.03-0.2mm,合金化深度为0.01-0.04mm,检测结果均符号客户要求,同时采用X射线进行了检测,结果也符合要求,试验取得了成功.
4 结论
本文针对航空发动机整流罩真空钎焊焊接工艺研究中存在的问题提出了改进的技术方案,经过工艺试验和实际运用,结果证明采用调整焊缝位置、工装、调整焊接顺序及优化焊接参数;严格控制零件之间的错边量等措施可以有效提高加工质量,获得满意的产品合格率.
参考文献：
[1]荣吉利,谌相宇,赵瑞等.火箭整流罩内降噪装置低频声学性能仿真[J].北京理工大学学报,2016,36（10）：991-995.
[2]田大可,袁长龙,徐雪等.基于气动性能优化的某型发动机外涵机匣结构设计[J].航空发动机,2016（04）：43-46.
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航空发动机引用文献:
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