航空發動機整流罩真空釬焊焊接工藝研究

薛華 胡彥彬 劉威

摘 要：針對航空發動機整流罩真空釬焊焊接過程中存在的問題進行了研究，提出了改進方案，并對產品進行了試制及檢測，檢測結果表明，新的工藝方案在滿足產品精度并降低人員技術能力要求的前提下，大大提高了產品加工的效率，具有非常重要的意義。

關鍵詞：整流罩;真空釬焊;焊接;釬焊間隙

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.022

焊接技術已成為航空制造工程中的主導工藝之一，航空發動機中的壓氣機、機匣、燃燒室等部件均為焊接結構，以小型零件焊接組合而成，具有特定功能的大型復雜結構是提高航空結構性能及制造工藝性的重要發展方向，本文研究的燃燒室整流罩就是此類結構中的典型器件[1]。

燃燒室整流罩是非常復雜的鈑金成型、焊接組合件，其零件配合關系多，結構復雜，剛性差，精度要求高，特別是包括了氬弧焊、電阻點焊、真空釬焊等三類焊接工藝方法[2-3]。燃燒室整流罩加工過程中有20條鈑金件與鑄件間的氬弧焊縫，40多條鈑金件之間的氬弧焊縫，近2000個電阻點焊縫，6條環狀釬焊縫和310處段狀釬焊縫，對加工工藝方案及技術人員能力要求高，因此實際加工過程中良品率較低。本文針對燃燒室整流罩加工過程中的真空釬焊焊接工藝方案進行了分析，并對其進行了改進，采用改進后的工藝方案進行了加工試生產，產品經檢驗均符合客戶要求，效率獲得了極大提高，具有一定的使用價值。

1 真空釬焊工藝

現有燃燒室整流罩組件釬焊的工藝程序為：配套→定位焊焊前清洗→預置箔帶釬料→定位焊組合→釬焊焊前清洗→預置膏狀釬料→晾干→裝爐→真空釬焊→目視檢查→X射線檢查。

在零件的不同位置分別使用了箔狀釬料B50TF217（72.0Ni -7.0Si-12.5B）和用粘結劑和粉狀釬料B50TF81（79.0Ni -19.0Cr-10.0Si）按一定比例調成的膏狀釬料以及粘帶釬料。由于零件型面為曲面，在釬焊過程中容易發生變形，所以需要有釬焊夾具來控制零件的變形。由于釬焊溫度高達一千多度 ，夾具材料選用石墨。

通過前期工藝處理，在真空釬焊處理時，零件入爐前應仔細檢查釬焊接頭的清潔情況，對污染的零件進行清洗，并去除多余釬料，這是保證釬焊質量的必要條件。零件入爐后，現有工藝是將爐內壓力抽至低于3.0×10-2Pa，開始加熱并保持此真空度。500℃以上加熱及釬焊過程中的爐內壓強應保證低于6.6×10-2Pa。

出爐后經目視檢查、X射線檢查并對首件進行金相檢測，經確認均合格后才能入庫。

2 問題及改進

在零件試制過程中，真空釬焊也存在如下問題：

（1）在零件上進行電阻焊定位時，定位焊點容易出現裂紋。其原因是電阻焊定位參數是通過打試片確定的，但試片不能完全代表零件的真實狀態，因此參數并不是十分合理。

改進方法：在報廢件上用不同焊接參數做試驗，得到優化的焊接參數，裂紋情況得到了很大程度的控制。目前實際生產中仍有小部分焊點有裂紋，在最后增加補焊工序，徹底消除裂紋。

（2）電阻焊定位時，零件變形較嚴重。變形的主要原因是零件結構較復雜，不同部位的定位點焊接條件差異較大，相同的電極不能滿足實際需要。

改進方法：針對不同部位制造了不同的電極和相應的定位焊工裝，從而滿足焊接需要，解決了零件的變形問題。

（3）焊接過程中容易產生釬焊空穴。從X射線底片來看，絕大部分釬焊空穴位于離定位焊點較遠的區域，所以可以推斷大部分空穴是由于釬焊間隙大造成的。

改進方法：焊接時首先標記空穴處，然后在空穴處進行電阻點焊以減小零件配合間隙，然后以高于初始釬焊溫度的溫度進行補焊，可以有效的消除釬焊空穴。當然，從根本上來說最好的解決辦法是提高鈑金件的質量，減小由于鈑金件型面配合不好導致的釬焊間隙過大。

（4）由于鈑金件成形尺寸較難精確保證，造成釬焊間隙較大，同時該零件焊縫較多，因此釬焊很難一次合格。為了解決這個問題，首先是要保證間隙，在設計圖允許的位置補加定位焊點，對個別釬焊間隙不滿足要求而設計圖又不允許增加焊點的位置（圖紙中對定位焊點有間距要求），通過在電阻焊機上加壓不通電的方式碾壓零件，有效改善了釬焊間隙，達到釬焊一次合格的目的;其次針對零件的不同位置，采用不同狀態、不同規格釬料結合使用，在零件定位焊后無法預置釬料的位置提前預置釬料，零件間接觸面先放置箔狀釬料，電阻焊定位完后在焊縫處補加膏狀釬料，在不適合添加膏狀釬料的地方使用粘帶狀釬料。通過上述措施。可有效提高釬焊一次合格率。

3 試驗結果

針對釬焊和電阻焊的技術難題，通過多次試驗，采取了以上的工藝改進措施之后，對試件采用釬焊焊縫金相檢測熔焊焊縫金相檢測結果中，檢測指標釬焊間隙為0.03-0.2mm，合金化深度為0.01-0.04mm，檢測結果均符號客戶要求，同時采用X射線進行了檢測，結果也符合要求，試驗取得了成功。

4 結論

本文針對航空發動機整流罩真空釬焊焊接工藝研究中存在的問題提出了改進的技術方案，經過工藝試驗和實際運用，結果證明采用調整焊縫位置、工裝、調整焊接順序及優化焊接參數;嚴格控制零件之間的錯邊量等措施可以有效提高加工質量，獲得滿意的產品合格率。

參考文獻：

[1]榮吉利，諶相宇，趙瑞等.火箭整流罩內降噪裝置低頻聲學性能仿真[J].北京理工大學學報，2016，36（10）：991-995.

[2]田大可，袁長龍，徐雪等.基于氣動性能優化的某型發動機外涵機匣結構設計[J].航空發動機，2016（04）：43-46.

[3]張天翼，魏群，王超等.氟化鎂共形整流罩熱障效應分析及試驗驗證[J].紅外與激光工程，2016，45（02）：213-217.