提高導(dǎo)管焊縫區(qū)表面質(zhì)量

何柳

[摘 要]本文介紹了選用不同粒度砂布帶對導(dǎo)管進(jìn)行焊前打光，并分別進(jìn)行氬弧焊、高頻釬焊焊接試驗(yàn)及檢查的效果，驗(yàn)證了選用不同粒度砂布帶對導(dǎo)管進(jìn)行焊前打光對導(dǎo)管焊接質(zhì)量無影響，為今后采用細(xì)砂布帶進(jìn)行焊前打光提供了依據(jù)，采用細(xì)砂布帶進(jìn)行焊前打光，可提高焊縫區(qū)表面質(zhì)量，提高導(dǎo)管抗疲勞性，進(jìn)而提高飛機(jī)可靠性。

[關(guān)鍵詞]焊前打光 砂布帶 氬弧焊 高頻釬焊

中圖分類號：V546 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）10-0377-01

0 引言

管路系統(tǒng)是由導(dǎo)管將飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)各部件之間、附件之間、部件與附件之間以及發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)之間相互聯(lián)接、輸送各自規(guī)定的流體，完成飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、控制、操縱等功能的系統(tǒng)。管路系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)上占有重要地位，發(fā)動(dòng)機(jī)上任何一根導(dǎo)管出了故障，都會造成不同程度的質(zhì)量事故，重者導(dǎo)致機(jī)毀人亡。因此對發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管加工工藝進(jìn)行深入研究，注重加工的每一個(gè)細(xì)節(jié)，不斷改進(jìn)優(yōu)化加工工藝，提高導(dǎo)管加工質(zhì)量，進(jìn)而提高產(chǎn)品的可靠性具有非常重要的意義。

近年來隨著人們對表面完整性的研究不斷深入，表面完整性越來越引起人們的高度重視。大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，零件的表面完整性是影響其抗疲勞強(qiáng)度的主要因素，其中最為突出的就是零件的殘余應(yīng)力和表面粗糙度，零件加工后的表面紋理主要包括粗糙度、波紋度、刀紋方向、宏觀裂紋、皺折和撕裂等，表征表面粗糙度的參數(shù)值越大，則材料、零件的疲勞斷裂抗力越低，所以提高零件的表面粗糙度不僅美化零件，更主要的是提高零件的抗疲勞性。

1 釬焊及氬弧焊工藝試驗(yàn)

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管彎曲形狀各異，導(dǎo)管組件上所焊零件數(shù)量、結(jié)構(gòu)及焊接方法各不同，主要零件有管接頭、管接嘴、三通接頭、四通接頭、法蘭盤、套筒等類零件，焊接形式主要為氬弧焊、釬焊。

1.2 材料

發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)管使用的材料較多，主要有不銹鋼、高溫合金、鈦合金、鋁合金、銅合金管材，其中應(yīng)用最廣泛的是不銹鋼和高溫合金管材，本次試驗(yàn)采用的材料為：

管子材料為：ф8×0.8 0Cr18Ni9

ф6×1 1Cr18Ni9Ti

ф10×1 1Cr18Ni9Ti

管接頭零件材料為：1Cr18Ni9Ti

1.3 設(shè)備

試驗(yàn)件焊前打光采用砂帶打光機(jī)，焊接分別采用旋弧自動(dòng)焊機(jī)和高頻釬焊設(shè)備。

1.4 試驗(yàn)

1.4.1 導(dǎo)管釬焊工藝試驗(yàn)

釬焊工藝試驗(yàn)采用ф6×1和ф10×1規(guī)格的管子，材料為1Cr18Ni9Ti，管子釬焊采用高頻釬焊設(shè)備，釬焊前采用100﹟砂布帶打光管子，之后用酒精清除零件表面的臟污，再將管子待焊處管端裝2-3個(gè)釬料圈，管子與接頭裝配后進(jìn)行高頻釬焊，釬焊工藝參數(shù)與現(xiàn)生產(chǎn)釬焊工藝參數(shù)相同，高頻釬焊工藝參數(shù)如下：

主體材料：1Cr18Ni9Ti

焊料：HLCuNi30-2-0.2，Ф1-1.2，2圈/處（ф6），3圈/處（ф10）

電流（A）：表指55-70[3150A×（55-70）%]

電壓（V）：表指35-55[450V×（35-55）%]

頻率（KHz）：表指45-55[200KHz×（45-55）%]

功率（Kw）：表指25-45[30KW×（25-45）%]

氬氣流量（L/min）：8-12L/min

釬焊試驗(yàn)做了5件導(dǎo)管，釬焊后目視檢查導(dǎo)管釬焊質(zhì)量，釬焊處零件與導(dǎo)管圓滑轉(zhuǎn)接，釬焊質(zhì)量很好，釬焊處內(nèi)部質(zhì)量經(jīng)X光檢驗(yàn)無焊接缺陷，焊接質(zhì)量符合導(dǎo)管焊接檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

打光待焊處是焊接前的必要準(zhǔn)備工序，其目的是去除待焊處管子表面的氧化膜，使管子表面呈現(xiàn)金屬光澤，有利于焊料與主體材料連接。但長期以來人們對焊前打光有一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為打光后管子表面形成的環(huán)形痕跡有利于釬料與管子主體結(jié)合，所以人們始終使用較粗粒度的砂布帶進(jìn)行焊前打光，打光后該處管子粗糙度明顯低于未打光處，此處打磨形成的環(huán)形痕跡沒有引起人們的重視，延用至今。

隨著表面完整性概念的認(rèn)識及導(dǎo)管加工工藝質(zhì)量的深入研究，發(fā)現(xiàn)焊前打光對導(dǎo)管質(zhì)量影響很大，因?yàn)楹盖按蚬獠捎么箢w粒的砂布帶打光，不僅破壞了導(dǎo)管表面的完性，而且打光位置又處于焊接熱影響區(qū)，焊接后熱影響區(qū)處管子性能低于遠(yuǎn)離焊縫處導(dǎo)管性能，而且導(dǎo)管在發(fā)動(dòng)機(jī)上裝配后，管接頭、法蘭、三通等零件與相配零件固定后，發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中產(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)力集中在管子根部熱影響區(qū)處，所有不利因素集中在管子根部熱影響區(qū)，照成該入管子強(qiáng)度降低，焊前打光的環(huán)形痕跡在交變振動(dòng)應(yīng)力的長期作用下容易形成疲勞斷裂源，是管子發(fā)生斷裂事故的危險(xiǎn)區(qū)城，因此，提高焊縫區(qū)導(dǎo)管強(qiáng)度是提高發(fā)動(dòng)機(jī)安全性的重要措施。

此次釬焊改變了焊前打光使用砂布帶的粒度，砂帶粒度由原使用的56號和60號粒度改為100號粒度，其目的是考核細(xì)砂布帶打光對釬焊質(zhì)量是否有影響，通過以上試驗(yàn)證明，焊前打光使用的砂帶粒度對釬焊質(zhì)量無影響，打光時(shí)只要導(dǎo)管表面呈現(xiàn)金屬光澤即可滿足釬焊要求，獲得滿意的釬焊效果。

1.4.2 導(dǎo)管氬弧焊工藝試驗(yàn)

氬弧焊工藝試驗(yàn)件進(jìn)行了二種焊接形式試驗(yàn)，分別對4件管子與管接頭進(jìn)行搭接焊，另外4件管子與管接頭進(jìn)行對接焊，8件氬弧焊件全部在旋弧自動(dòng)焊機(jī)上進(jìn)行，其中4件焊前打光采用56號砂布帶，另外4件焊前打光采用100號砂布帶。

試驗(yàn)件采用ф8×0.8規(guī)格管子，材料為0Cr18Ni9，試驗(yàn)?zāi)康氖强己舜?、?xì)不同砂帶進(jìn)行焊前打光對焊接質(zhì)量及接頭強(qiáng)度是否有影響，為了排除人為因素對焊接質(zhì)量的影響，在導(dǎo)管焊接時(shí)我們采用了旋弧自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行焊接，兩種焊前打光件，采用相同材料相同結(jié)構(gòu)尺寸，按同一焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，可真實(shí)反映兩種砂布帶打磨對焊接質(zhì)量的影響。

搭接旋弧自動(dòng)焊做了4件試驗(yàn)件，共8處焊縫，2件試驗(yàn)件中4個(gè)焊縫處采用56號砂布帶進(jìn)行焊前打光，另外2件試驗(yàn)件中4個(gè)焊縫處采用100號砂布帶進(jìn)行焊前打光。

對接旋弧自動(dòng)焊做了4件試驗(yàn)件，共8處焊縫，2件試驗(yàn)件中4個(gè)焊縫處采用56號砂布帶進(jìn)行焊前打光，另外2件試驗(yàn)件中4個(gè)焊縫處采用100號砂布帶進(jìn)行焊前打光。

氬弧焊試驗(yàn)對接和搭接共做了8件，焊接后目視檢查導(dǎo)管焊接質(zhì)量，焊接處零件與導(dǎo)管熔合很好。

焊接處內(nèi)部質(zhì)量經(jīng)X光檢驗(yàn)無焊接缺陷，焊接質(zhì)量符合導(dǎo)管焊接檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

為了考核焊縫處的焊接強(qiáng)度，對8件氬弧焊件進(jìn)行了拉力試驗(yàn)，8件試驗(yàn)件拉力試驗(yàn)全部在管子中間部位斷裂，管子熱影響區(qū)無明顯變化。

1.4.3 結(jié)果

采用100號砂布帶進(jìn)行焊前打光，管接頭與導(dǎo)管焊接釬焊和氬弧焊試驗(yàn)件焊接效果都很好，焊縫處表面圓滑無焊接缺陷，焊縫內(nèi)部經(jīng)X光檢查無焊接缺陷，焊縫熱影響區(qū)管子表面無明顯環(huán)狀痕跡，粗糙度大幅度提高，提高了導(dǎo)管焊縫區(qū)表面質(zhì)量。

2 結(jié)論

2.1 通過釬焊和氬弧焊工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證焊前打光采用的砂布帶粒度大小對焊接質(zhì)量無影響，采用細(xì)砂布帶進(jìn)行焊前打光能夠滿足焊接要求。

2.2 通過拉力試驗(yàn)證明，采用細(xì)砂布帶進(jìn)行焊前打光，焊接強(qiáng)度滿足使用要求。

2.3 選用細(xì)顆粒度的砂帶進(jìn)行焊前打光，減輕打光對管子表面造成的痕跡，提高了導(dǎo)管焊縫區(qū)表面質(zhì)量，提高了導(dǎo)管強(qiáng)度抗疲勞性及發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。