擴壓器釬焊流道高度控制的技術研究

周劍峰（中航湖南通用航空發動機有限公司，湖南 株洲 412000）

擴壓器釬焊流道高度控制的技術研究

周劍峰
（中航湖南通用航空發動機有限公司，湖南 株洲 412000）

擴壓器是航空發動機壓氣機部件的比較典型的部件之一，此類零件氣流流道高度控制是關鍵。由于流道高度公差小，釬焊在1038℃的真空爐中熱變形不可避免，所以高度的最大最小值控制是整個零件控制的關鍵。

擴壓器；流道高度；熱變形

1 描述問題和背景情況

航空發動機中有很多種擴壓器，都是給燃燒室提供高壓氣體，流道高度都是有個面積或高度的值，這個值是與渦輪工作匹配的，或大或小都會影響發動機性能。而流道高度公差一般最終要求都是0.1-0.2，由于熱變形難度很大，現以漢勝公司產的擴壓器為例，簡單闡述了流道控制的工藝改進。

2 工藝技術主要難點

2.1 設計要求

軸向徑向擴壓器零件的流道高度為6.3mm，按產品技術條件，6.3尺寸公差為±0.05，這個是最終尺寸，如何讓這個尺寸穩定在6.3是一個難點。

2.2 常規釬焊方法——“正面釬焊法”

真空釬焊填釬料的常規方法“正面釬焊法”，即對釬焊粘接處直接加釬料。這樣加的是粘帶釬料，會使葉片增高，為減少又能夠完全焊好葉片，我們選擇了0.15的粘帶釬料。流道高度在真空釬焊前會增加0.15。真空釬焊后0.15會熔化，回到葉片原始高度。運用“正面釬焊法”，運用此方法的缺點：真空釬焊后的流道高度與釬料的熔化后的變化有聯系，如果釬料流動性差或者多余物等影響，會使通道高度超差，運用“正面釬焊法”，產品合格率為50%以上。

2.3 新工藝方法——“反面釬焊法”

統計4批次加工完后的擴壓器發現，此0.15mm的粘帶釬料在釬焊后會熔化流動，厚度減少到0.14-0.11不等，但是會有50%的零件由于釬料的流道性等原因造成高度減少0.05以內，這樣流道高度就會造成尺寸鏈超差。為了成功讓產品上年產500件的批生產目標，我們與國內外技術專家進行交流，才有新的方法“反面釬焊法”，直接在榫頭加料，不對流道高度造成任何影響，原理是利用榫頭與葉型槽的間隙，釬料在流動性的作用下進行對反面的葉片進行粘接釬焊。此方法的優點：釬焊后流道高度理論上是無變化的（不考慮熱變形），運用“反面釬焊法”，產品合格率為95%。

2.4 熱變形的控制

2.4.1 真空釬焊夾具的改進

伴隨著釬焊方法的改進，產品合格率能夠達到95%，但是熱變形一直是我們頭疼的問題。由于釬焊的溫度為1038℃，由于封蓋整個面只有1.5厚度，加熱冷卻之后封蓋進行自身應力的釋放，同時由于零件自身結構剛性的特點，產生有規律的變形。如圖1所示，零件的流道高度從通道入口出延伸到通道出口處，發生有規律的變化，越變越大，由于變化范圍超過0.19，所以流道高度最大最小值超差。圖1這個是我們從小批生產中統計的數據，充分說明熱變形對我們產品影響很大。封蓋通道面已經產生錐度，本體也產生橢圓。我們分析是封蓋下面有安裝邊，有一定的重量，所以流道高度在入口處偏低，在出口處沒有加工筋，零件本身不能控制自身的變形，處于一種“自由狀態”，所以我們對此處進行夾具輔助，減少變形，流道入口及出口在安裝邊及石墨環的重力下已經沒有出現大的變形，但是中間由于榫頭沒有壓緊面，已經出現向上的變形，但是由于兩邊的壓緊固定，變形已經得到較好的控制，基本不會超過6.35，整個流道最大最小值保證在6.3±0.05范圍內。

2.4.2 單件尺寸的改進

為減少熱變形，第一，工藝流程上安排單件粗加工后穩定處理以減少熱變形；第二，特別是葉片高度必須控制在一個較小的公差范圍內，此葉片高度我們定為關鍵尺寸（6.24±0.01），同時流道面的平面度也要嚴格控制；第三，兩個單件組合后、真空釬焊前流道高度嚴格控制在6.25-6.31，平均值在6.30以內。

按“反面釬焊法”，流道入口能控制不小于6.25，最高出不超過6.35。通過2.4.1及2.4.2的改進，通過數百件產品的跟蹤和數據統計，產品的合格率已經達到99%以上，接近100%。

3 總結

3.1 新穎的工藝方法

工藝方法是我們的構思，面對常規的工藝我們用成熟的工藝，面對比較新奇的要求我們就要有些新穎的工藝方法去解決，會產生更好的效果，這個擴壓器雖然能夠批生產，但是還有一些我們可以改進改善的地方的，這個方法很新穎，但是需要嘗試與驗證，目前我們沒有試驗件，等待以后有類似的新品或試驗件才能去試，但是這些思想還是保持下來。

按現在方法釬焊后，零件橢圓很大，我們在外面加一個約束環，防止變形，而真空釬焊后我們可以輕松松開螺釘，控制圓度。按照新的思路，制作新的配重塊，避開榫頭，壓緊中間地方，控制中間鼓起的熱變形。

3.2 不足之處

此產品雖然上批生產，工藝成熟度已經達到一個穩定狀態，但是還是有很多可以改進的地方，例如單件毛坯可以用鑄件代替鍛件，減少切削余量，可以減少熱變形；單件封蓋也可以再出口處加個加強筋，以控制零件的加工熱變形等等，當然這些一方面要得到客戶工程批準驗證，例如發動機試車，設計圖的更改。這個只有把這些思想保留，放到以后類似的新品新機型上。熱變形已經是我們機械加工，特別是航空制造技術上一個典型的難題，如何避免熱變形是我們以后繼續研究的一個大課題。

[1]鄭醫， 王廣海， 宋健，等. 不銹鋼真空釬焊擴壓器的缺陷檢查與控制技術[J].航空制造技術， 2012（13）.

TH452

A

周劍峰（19820309），男，湖南省株洲市人，工作單位：湖南省通用航空發動機公司，職務：質量部長，研究方向：焊接工藝控制。