CN110732795A

CN110732795A - 一种航空发动机排气机匣焊接方法

Info

Publication number: CN110732795A
Application number: CN201911135719.5A
Authority: CN
Inventors: 余勇; 解为刚; 郑忠俊; 叶�武; 郭飞; 张旭; 赵劲; 黎剑
Original assignee: AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co Ltd
Current assignee: AECC Guizhou Liyang Aviation Power Co Ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: WO2021098035A1; CN110732795B

Abstract

本发明公开了一种航空发动机排气机匣焊接方法，通过合理安排组成内环和外环的外环前安装边(1)、支板(2)、筒体前段(3)、安装座(4)、内环安装边(5)、筒体后段(6)、中心锥斜段(7)、外环后安装边(8)、排气管(9)和加强环(10)的焊接顺序、焊接方式、装配顺序、基准选择等，从而克服了该排气机匣加工精度要求高、焊缝多、空间紧凑的问题，提高了焊接质量，满足了后续机械加工的要求。

Description

一种航空发动机排气机匣焊接方法

技术领域

本发明属于航空发动机钣焊制造技术领域，特别是一种航空发动机排气机匣组合焊接方法。

背景技术

如图1所示，为一种发动机的关键部件排气机匣，其外形为直径

高270mm，由多个钣金件、安装边及安装座等零件组合焊接而成，该组件空间紧凑，焊缝多，涉及到氩弧焊及电阻焊两种焊接工艺。零件的加工精度要求高，安装边的尺寸精度为0.03mm，形位公差精度为0.01mm。组件焊接后的状态对后期机械加工能否满足设计要求至关重要。

排气机匣以前的组合焊接方法不成熟，组焊时定位精度不高，组焊后变形较大，导致机械加工后排气机匣经常出现超差情况，无法满足设计要求，直接影响着航空发动机后期的装配。为了提高组合焊接的质量、控制好焊接后的零件状态满足后续机械加工的要求，需要摸索出一条高效、稳定、合理的焊接工艺路线，保证产品质量，为航空发动机的快速发展奠定坚实的基础。

发明内容

本发明旨在针对排气机匣，提出一种航空发动机排气机匣的组合焊接方法，有效控制排气机匣组合焊接件的变形，以保证排气机匣最终交付产品满足设计要求。

本发明采用的技术方案如下：

航空发动机排气机匣的结构由内环部份、外环部份及支板等组成。外环部份外环前安装边与筒体前段通过氩弧焊连接，筒体后段与筒体前段通过氩弧焊连接，筒体后段与外环后安装边通过电阻焊连接；内环部份内环安装边与中心锥斜段通过氩弧焊连接，中心锥斜段与排气管通过氩弧焊连接，中心锥斜段与加强环通过氩弧焊连接；内环、外环两个部分通过支板氩弧焊连接。在外环上氩弧焊焊接安装座，零件上加工的中心排气孔，需要延伸穿过空间狭小的支板贯穿至内环安装边。

排气机匣的组合焊接步骤如下：

1.1将外环前安装边与筒体前段的焊接边对接，并校正保证对接处间隙≤0.3mm、错边量≤0.3mm，用氩弧焊点对称定位25至30点；

1.2将步骤1.1的对接处通过氩弧焊焊接成组合件Ⅰ；

1.3车修组合件Ⅰ的外环前安装边基准面1A；

1.4以1A为基准车修基准面1B；

1.5以基准面1B为基准用数控机床加工组合件Ⅰ上的安装座、支板的焊接工艺底孔3A；

1.6通过支板将组合件Ⅰ与内环安装边通过氩弧焊连接成组合件Ⅱ，氩弧焊连接前保证支板上的第一面2A与筒体前段上的第二面3B以及支板上的第三面2B和内环安装边上的第四面5A间隙≤0.3，同时需要在筒体前段的焊接工艺底孔3A中沿着径向插入芯棒，保证芯棒穿过支板的内腔2C中且不干涉；

1.7对组合件Ⅱ进行相关的焊接质量检验；

1.8将中心锥斜段和排气管的焊接边对接，并校正保证对接处的间隙≤0.3，错边量≤0.3；

1.9将步骤1.8的对接处通过氩弧焊连接成组合件Ⅲ；

1.10划线保证加强环在组合件Ⅲ上的相对位置，并通过氩弧焊将两者连接；

1.11将组合件Ⅲ与组合件Ⅱ的焊接边对接，并校正保证对接处间隙≤0.3，错边量≤0.3；

1.12将步骤1.11的对接处通过氩弧焊连接成组合件Ⅳ；

1.13对步骤1.12形成的焊缝进行焊接质量检验；

1.14将筒体后段与组合件Ⅳ的焊接边对接，并校正保证对接处的间隙≤0.3，错边量≤0.3；

1.15将步骤1.14的对接处通过氩弧焊连接形成组合件Ⅴ；

1.16对步骤1.15形成的焊缝进行焊接质量检验；

1.17将安装座紧靠在筒体前段的外表面，用刚性固定装置将安装座固定，并保证安装座的中心排气孔4A与筒体前段的焊接工艺底孔3A的中心在同一径向上，同时保证贴合处的间隙≤0.2；

1.18将步骤1.17的搭接处通过氩弧焊连接，将外环后安装边与组合件Ⅴ进行搭接，对搭接处通过电阻焊连接完成零件的焊接；

1.19对1.18搭接形成的焊缝进行焊接质量检验；

1.20零件的焊接结束。

与现有技术相比，本发明给出了一种航空发动机排气机匣组合焊接的工艺方法，该方法是通过不断的摸索和总结，形成的一种效率高、质量稳定以及焊接合理的工艺方法。本发明提高了排气机匣的焊接效率，节约了废损成本。

附图说明

图1是排气机匣焊接顺序说明示意图；

图2是排气机匣焊缝分布说明示意图；

图3是内外环两部分的连接装置横截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。

如图1，航空发动机排气机匣的结构由内环部份、外环部份及支板等组成。外环部份外环前安装边1与筒体前段3通过氩弧焊连接，筒体后段6与筒体前段3通过氩弧焊连接，筒体后段6与外环后安装边8通过电阻焊连接；内环部份内环安装边5与中心锥斜段7通过氩弧焊连接，中心锥斜段7与排气管9通过氩弧焊连接，中心锥斜段7与加强环10通过氩弧焊连接；内环、外环两个部分通过支板2氩弧焊连接。在外环上氩弧焊焊接安装座4，零件上加工的中心排气孔，需要延伸穿过空间狭小的支板贯穿至内环安装边5。

如图1～3，航空发动机排气机匣组合焊接的方法按照下述步骤执行：

1.1、按图2，支撑基准A，定心基准B，涨紧焊缝对接处A1，压紧筒体前段3端面3C装夹好零件，并校正保证焊缝对接处间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm；

1.2、检查焊接装置工作正常后，调整焊机参数，氩弧焊接焊缝№1，形成组合件Ⅰ；

1.3、对图2中的焊缝№1进行焊缝的相关检查；

1.4、车修图1基准面1A，以基准面1A为基准车修基准面1B，以1B面为基准钻喷管筒体前段3上的焊接工艺底孔3A，焊接工艺底孔3A与图3中的孔2C大小一致；

1.5、支撑基准A，定心基准B，压紧端面B1固定组合件Ⅰ，支撑基准C，定心基准D，压紧端面C1固定图1中的内环安装边5；

1.6、将图1中的支板2按图示位置装入组合件Ⅰ和内环安装边5之间，按图3(内外环连接部位C-C剖面示意图)，支撑基准D1，定位基准D2、D3固定装夹支板2，保证支板剖面中心线与零件的轴线方向成一个角度10°，同时保证支板2与主体壁面间隙不大于0.3mm，不符合时校正支板2；

1.7、按图1，支板2定位焊焊接时，需在焊接工艺底孔3A与孔2C中插入芯棒，保证两孔的位置在一条径向上，同时芯棒插入支板2时不能出现干涉，不满足时校正支板2的孔2C，保证后续钻焊接工艺底孔3A贯穿到内环壁上的内环安装边5上时，不损坏支板2；

1.8、调整焊接参数，氩弧焊定位支板2，沿边缘对称均匀定位6点；

1.9、支板2的位置固定后，取下刚性装夹定位装置，再正式氩弧焊焊接支板2，焊接后形成组合件Ⅱ；

1.10、对焊缝№5进行相关质量检验；

1.11、将中心锥斜段7与排气管9的焊接边对接，并校正保证对接处的间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm，用氩弧焊对称定位8点，焊点均匀分布；

1.12、氩弧焊焊接步骤1.11形成对接面，形成组合件Ⅲ；

1.13、在组合件Ⅲ上划加强环10的位置刻线，刻线深度≤0.2mm，校正保证加强环10与主体的间隙≤0.3mm，通过氩弧焊均匀定位4至6点；

1.14、将步骤1.13的对接处通过氩弧焊焊接成组合件Ⅲ；

1.15、对组合件Ⅲ的氩弧焊焊缝№4和氩弧焊焊缝№6进行焊接质量检验；

1.16、将组合件Ⅲ的焊接边与组合件Ⅱ的焊接边对接，并校正保证对接处间隙≤0.3mm、错边量≤0.3mm，用氩弧焊对称定位10至14点；

1.17、对步骤1.16的对接处(氩弧焊焊缝№3处)通过氩弧焊焊接形成组合件Ⅳ；

1.18、对组合件Ⅳ的焊缝№3进行焊接质量检验；

1.19、将筒体后段6的焊接边与组合件Ⅳ的焊接边对接，并校正保证间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm，用氩弧焊定位10至12点；

1.20、对步骤1.19的对接处(氩弧焊接焊缝№2处)进行氩弧焊焊接形成组合件Ⅴ；

1.21、对氩弧焊接焊缝№2进行焊接质量检验；

1.22、数控加工外环前安装边1和内环安装边5，以及安装座4符合设计图要求；

1.23、车修筒体后段6的端面6A；

1.24、在筒体后段6上划外环后安装边8的位置刻线；

1.25、校正保证外环后安装边8与筒体后段6的间隙≤0.3mm，并通过电阻焊将两者进行连接；

1.26、零件的焊接工艺结束。

Claims

1.一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

1.1将外环前安装边(1)与筒体前段(3)的焊接边对接；

1.2将步骤1.1的对接处通过氩弧焊焊接成组合件Ⅰ；

1.3车修组合件Ⅰ的外环前安装边(1)基准面(1A)；

1.4以基准面(1A)为基准车修基准面(1B)；

1.5以基准面(1B)为基准加工组合件Ⅰ上的安装座(4)、支板(2)的焊接工艺底孔(3A)；

1.6通过支板(2)将组合件Ⅰ与内环安装边(5)通过氩弧焊连接成组合件Ⅱ；

1.8将中心锥斜段(7)和排气管(9)的焊接边对接；

1.9将步骤1.8的对接处通过氩弧焊连接成组合件Ⅲ；

1.10保证加强环(10)在组合件Ⅲ上的相对位置，并通过氩弧焊将两者连接；

1.11将组合件Ⅲ与组合件Ⅱ的焊接边对接；

1.12将步骤1.11的对接处通过氩弧焊连接成组合件Ⅳ；

1.14将筒体后段(6)与组合件Ⅳ的焊接边对接；

1.15将步骤1.14的对接处通过氩弧焊连接形成组合件Ⅴ；

1.17将安装座(4)紧靠在筒体前段(3)的外表面，将安装座(4)固定，并保证安装座(4)的中心排气孔(4A)与筒体前段(3)的焊接工艺底孔(3A)的中心在同一径向上；

1.18将步骤1.17的搭接处通过氩弧焊连接；

1.19将外环后安装边(8)与组合件Ⅴ进行搭接；

1.20对步骤1.19的搭接处通过电阻焊连接完成零件的焊接。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.1中外环前安装边(1)与筒体前段(3)的焊接边对接后需校正并保证对接处间隙≤0.3mm、错边量≤0.3mm，用氩弧焊点对称定位25至30点。

3.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.5中采用数控机床加工焊接工艺底孔(3A)。

4.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.6中，氩弧焊连接前保证支板(2)上的第一面(2A)与筒体前段(3)上的第二面(3B)以及支板(2)上的第三面(2B)和内环安装边(5)上的第四面(5A)间隙≤0.3mm，同时需要在筒体前段(3)的焊接工艺底孔(3A)中沿着径向插入芯棒，保证芯棒穿过支板(2)的内腔(2C)中且不干涉。

5.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.8中中心锥斜段(7)和排气管(9)的焊接边对接后需校正并保证对接处的间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm。

6.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.10中通过划线保证加强环(10)在组合件Ⅲ上的相对位置。

7.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.11中组合件Ⅲ与组合件Ⅱ的焊接边对接后需校正并保证对接处间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm。

8.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.14中筒体后段(6)与组合件Ⅳ的焊接边对接后需校正并保证对接处的间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm。

9.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.17中，用刚性固定装置将安装座(4)固定，同时保证安装座(4)与筒体前段(3)贴合处的间隙≤0.2mm。

10.根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：

所述步骤1.6与步骤1.8之间还包括步骤1.7：对组合件Ⅱ进行焊接质量检验；

所述步骤1.12与步骤1.14之间还包括步骤1.13：对步骤1.12形成的焊缝进行焊接质量检验；

所述步骤1.15与步骤1.17之间还包括步骤1.16：对步骤1.15形成的焊缝进行焊接质量检验；

所述步骤1.18之后对1.18搭接形成的焊缝进行焊接质量检验。