燃烧室后段焊接工艺研究
来源:用户上传
作者:
摘 要：本文通过对CF34发动机燃烧室后段采用带机械手氩弧焊工艺技术研究实践，介绍了材料为Inconel 718高温合金的薄壁不等厚机匣构件对接焊的结构工艺特点，焊接工艺安排，焊接夹具设计和焊接参数优化以及焊接过程遇到的问题及其解决方案。
关键词：薄壁机匣；高温合金；焊接机械手；焊接夹具；焊接顺序
中图分类号：TK226 文献标识码：A
我国的焊接技术经过不断的发展和创新，已经可以为我国的航空领域进行焊接工作。自动氩弧焊的焊接工艺就是一个非常有代表性的焊接技术。但是我国的焊接技术应用美国的焊接技术标准进行焊接工作还是第一次，同时在使用美国标准的情况下还要使用GE的焊接设备。这两者的联合的进行一项焊接工作还是不多见的。燃烧室的机匣内套中的精密部件的焊接就是用了这一焊接手法。这一方式的特殊之处还在于氩弧焊焊接的操作使用了机械手的方式来进行，这种焊接技术的成功应用，在我国的航空领域是一个不小的技术突破，在我国的焊接技术领域更是一个非常可喜的尝试。同时对于焊接机器人的在航空行业的应用前景也是一个好的开始。
一、燃烧室后段的零件主要结构特点和零件对于焊接技术的具体要求
（1）简述燃烧室后段的零件主要工艺结构特点。燃烧室的后段零件主要有三个部分组成。第一个部分是前机加安装边；第二个部分是后机加安装边；第三部分是钣金锥形筒体。上述的三个部分焊接成为一个整体组成构件。前机加安装边和后安装边的材质是Inconel 718，中间部分的钣金锥形筒体材质是1mm厚的Inconel 718钣金。在三者焊接完成后要进行相应的热处理，之后再按照技术要求进行安装，燃烧室后段的安装精度要求非常高，具体有三个主要的安装精度要求。第一个是安装的基准面的平面度不大于0.025；第二个是后边安装跳动对于基准的跳动度为0.05；第三个是中间部分的钣金锥形筒体的轮廓度不大于1.在安装的过程中，上述的三种安装精度要求，必须予以实现和遵守。
（2）简述燃烧室后段的零件对于焊接技术的具体要求。燃烧室后段的零件在焊接过程中，要求的焊接工艺采用自动氩弧焊的焊接工艺进行焊接工作。整个焊接的过程中的焊接等级是B级。在全部零件焊接完成后要进行相应的处理，这些处理就包括了固溶处理和双时效热处理等处理措施。零件相关的处理工作完毕后，要进行两种检查，分别是：第一种荧光检查；第二种是X光检查。这两种检查主要是检查零件的焊接质量和焊接缺陷，这两种焊接检查能够有效并且高效的完成相关的高标准检查。针对焊接质量的相关要求有焊接的熔透度100%，熔合度100%。零件在焊接完成后，不应该存在裂缝和一定直径的气孔和杂质等焊接缺陷。同时还要对焊接的零件外观进行检查。零件的焊接端面错位不应超过0.3mm；零件的焊脚高差不应超过0.5mm；零件的焊接咬边不要超出0.1285mm。零件焊接完成后热处理的抗拉强度不要低于零件本身强度的90%。焊接件的热影响区域的宽度不要超出1.785mm。零件在焊接后的控制变形方面的要求是：零件的安装平面的变形量不应超过0.3mm；零件的安装变断面的变形跳动量不应超过0.3mm；零件中间部分的钣金筒体焊接轮廓形变量不要超过1mm。
二、燃烧室后段的零件的具体焊接方案
（1）步骤一：对相关焊接设备的准备工作。关于焊接设备的选用，本文选择的是焊接机械手，型号是Romat@310。这种焊接机械手是德国进口的，TIG/MIG自动焊机的一个子设备。这种焊接机械手是全程可编程的焊接工具和设备。这种焊接设备的工作电流为355A，最小焊接的工作电流为6A，这一焊接设备由三个焊接工作平台组成。相应的焊接机械手拥有六个的自由度，这样就可以有效的保障焊接过程的精密和美观。同时需要强调的是这种焊接设备具有激光传感的功能，对于焊接的整体质量有非常大的帮助。
（2）步骤二：对相关焊接夹具的准备工作。在焊接的过程中，较为关键的是焊接夹具的选择和准备。由于这一零件是薄壁的钣金零件，在焊接的过程中非常容易出现变形，因此在焊接夹具的选择方面要进行特别的选择。本文阐述的方法选用的是多功能的焊接夹具。这些功能包括了氩弧焊保护功能；铜块冷却功能；定位胀紧保护。需要注意的是，焊接的夹具在进行焊接的过程中，需要有较好的同心度。
三、燃烧室后段焊接工艺的具体参数的确定
关于燃烧室后段焊接工艺的具体参数的确定的阐述和分析，本文主要从两个方面进行阐述。第一个方面是针对燃烧室后段零件的材质的分析。第二个方面是针对燃烧室后段零件的焊接参数的选定。
（1）针对燃烧室后段零件的材质的分析。此零件所用的材料为 Incon-718，属于镍基时效强化合金。由于 C、Mn、Si 的含量较低，而且 S、P 等杂质很少，并严格控制了纯洁度，在固溶状态下合金具有良好的焊接性能。因此，正常情况下要求零件在固溶状态下进行焊接，焊接后进行固溶加双时效热处理以满足零件的机械性能要求。
（2）针对燃烧室后段零件的焊接参数的选定。根据经验，在确定钨极直径、氩气流量、电弧电压、脉冲频率等参数的条件下，脉冲电流从100A起进行变化，每次减少10A；焊接速度以20cm/min开始从小到大变化进行焊接试验。在试验的过程中，针对出现的焊接缺陷，采取相应措施改变焊接参数，直到满足技术要求，以此确定焊接参数。
四、燃烧室后段零件在焊接过程中出现的问题并且给出相应的解决方案
关于燃烧室后段零件在焊接过程中出现的问题并且给出相应的解决方案的阐述。本文主要从两个方面进行阐述。第一个方面是在焊接零件的焊接进行3/4处时，一旦中间部分的钣金锥形筒体在焊接的过程中出现了扭曲变形，就会对整个零件的焊接质量造成影响；第二个方面是在焊接的过程中一旦出现平行度误差和平面跳动误差超出了技术要求的范围，对于焊接的整体质量也是一个非常重要的影响，因此要格外的注意。上述的两个方面在焊接的过程中都需要进行改进，改进的方法主要是对于焊接夹具的改进和焊接顺序的改进。
参考文献
[1] ASME美国锅炉与压力容器强制性标准第Ⅸ卷[Z].
[2]冶军.美国镍基高温合金[M].北京：科学出版社，1978.
[3]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：国防工业出版社，2002.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-11475133.htm
