一種薄壁焊接機(jī)匣制造技術(shù)

高獻(xiàn)娟　黃青松　方連軍　宋雨桐　李根深（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧　沈陽　110862）

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一種薄壁焊接機(jī)匣制造技術(shù)

高獻(xiàn)娟黃青松方連軍宋雨桐李根深
（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110862）

摘要：本文介紹了薄壁焊接機(jī)匣的加工過程，薄壁焊接機(jī)匣是大型薄壁鈦合金鈑金焊接組合件，它集合了成型、焊接、車加工、四坐標(biāo)加工、五坐標(biāo)加工、熱處理、無損檢測等工藝于一體。薄壁焊接機(jī)匣是發(fā)動(dòng)機(jī)上的熱端部件。本文分析了該零件的主要加工難點(diǎn)，闡述了針對難點(diǎn)采取的行之有效的技術(shù)措施，摸索零件的焊接及焊后熱處理的變形規(guī)律，從而采取必要的工藝控制措施，達(dá)到零件設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：焊接變形；工藝控制；技術(shù)措施

1 引言

某薄壁焊接機(jī)匣是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，屬于大型薄壁鈦合金鈑金成型焊接組合件，通過攻關(guān)試驗(yàn)，摸索零件合適的加工路線，合理的工裝、合理的工藝參數(shù)、優(yōu)良的加工程序，為類似件的加工提供可靠的參考依據(jù)，積累有效的加工經(jīng)驗(yàn)。

2 難點(diǎn)分析

2.1 薄壁焊接機(jī)匣后安裝邊焊接邊上分布有24個(gè)安裝座，外形面復(fù)雜，通過車銑加工完成，安裝邊薄壁位置不等厚；安裝邊直徑φ950H9（0＋ 0.26），最小壁厚1.5±0.1；大量的銑加工對于鈑焊生產(chǎn)線來說是一次挑戰(zhàn)。

2.2 薄壁焊接機(jī)匣，屬于大型薄壁鈦合金鈑金焊接組合件，它集合了成型、焊接、車加工、四坐標(biāo)加工、五坐標(biāo)加工、熱處理、無損檢測等工藝于一體。本零件特點(diǎn)是大直徑環(huán)形安裝邊筒體零件，焊縫集中、焊接量大，零件壁薄，鋼性差；焊接變形可控性差求。零件的焊接變形控制及機(jī)加都是本零件的加工難點(diǎn)

3 技術(shù)措施

從以上的分析可以看出，本零件的特點(diǎn)為典型的安裝邊筒體零件，安裝邊的加工采用合理的車銑夾具，保證零件在工作狀態(tài)下進(jìn)行加工；薄壁焊接機(jī)匣的加工制造采用激光精確下料，熱定型及車加工的加工工藝保證零件的圓度及直徑尺寸，為組件的焊接奠定良好的基礎(chǔ)。薄壁焊接機(jī)匣組件的加工工藝的加工路線以酸洗、焊接前后安裝邊、X光檢測、車基準(zhǔn)、熱定型、激光加工型孔、預(yù)變形焊接安裝座、X光檢查、熱定型、車加工前后安裝邊、銑加工安裝座、鏜前后安裝邊孔、攻螺紋、安裝鋼絲落鏍套、標(biāo)印、檢驗(yàn)等主要加工工序。采取合理的工藝方法、工藝參數(shù)以及專用工裝來控制及減小變形，從而保證零件的后續(xù)機(jī)械加工，使零件滿足使用要求。

4 零件的加工過程簡介

4.1 工藝

4.1.1 夾具的組合選用

經(jīng)過充分理解設(shè)計(jì)圖紙，鑒于本零件筒體結(jié)構(gòu)，確定了一套單件筒體和組合件共用的熱定型夾具，此夾具既考慮了單件的定型尺寸及余量的預(yù)留及組合后安裝邊焊接的高度尺寸的偏差，單組件共用一套熱定型夾具精確的保證了設(shè)計(jì)圖紙的型面尺寸要求。同時(shí)考慮了通用性，保證夾具的裝配定位的位置完全與零件的工作狀態(tài)一致。應(yīng)用一套單組件共用的車加工和鏜加工共用的工裝，保證了零件的加工狀態(tài)與工作狀態(tài)一致，上下安裝邊在同一夾具上進(jìn)行加工，保證零件的安裝邊的平行度為零。組合工裝的大大降低了工裝成本，并提高了零件的一致性。

4.1.2 零件焊接工藝分析

（1）控制焊接變形將是薄壁焊接機(jī)匣研制的關(guān)鍵中的關(guān)鍵。單件薄壁焊接機(jī)匣外壁焊接成型后，進(jìn)行真空熱定型工序，來保證零件圓度，進(jìn)行車前、后端面工序，從而保證后機(jī)匣焊接前、后安裝邊時(shí)，對接間隙均勻，減少焊接變形；

（2）組合焊接夾具設(shè)計(jì)成脹緊形式，將外壁與前、后安裝邊對接處脹緊，以消除后機(jī)匣外壁圓度差給焊接帶來的不利影響；

（3）派制熱定型夾具，控制焊接后的變形，確保零件內(nèi)輪廓度。

（4）在焊接安裝座采用預(yù)變形夾具焊接安裝座。

焊接中，焊件受到電弧不均勻的加熱，受熱區(qū)的金屬熱膨脹程度就不同，此時(shí)由金屬熱引起的內(nèi)應(yīng)力及變形是暫時(shí)的；當(dāng)焊接完成，焊件冷卻后，剩余的內(nèi)應(yīng)力造成焊件最終的焊接變形。焊接變形主要分為整體和局部變形兩大類。薄壁焊接機(jī)匣的焊接變形屬于后者，是不均勻變形，由于焊縫縱向的收縮，導(dǎo)致整個(gè)焊接變形表現(xiàn)為組件總長收縮、安裝邊端面不平及安裝座焊接處凹陷。

為了減小焊接變形，從工藝角度可以從以下幾個(gè)方面考慮。選擇合理的裝焊程序；（1）選擇合理的焊接順序（盡可能考慮焊縫能自由收縮，大構(gòu)件應(yīng)從中間向四周進(jìn)行；先焊接收縮量大的焊縫；采取對稱焊接；采用不同的焊接順序）；（2）預(yù)變形法（反變形法）；（3）預(yù)熱和焊接緩冷；（4）增加焊接部位散熱速度；（5）通過配以夾具強(qiáng)制控制焊接變形等。

4.2 加工過程

薄壁焊接機(jī)匣的主要加工工藝為集件后進(jìn)行酸洗，保證零件的焊前零件表面質(zhì)量，在脹緊的夾具上自動(dòng)焊接前后安裝邊，保證零件的前后安裝邊的圓度和同軸度，焊接后進(jìn)行X光檢測保證零件的焊接質(zhì)量，合格后進(jìn)行粗加工大端安裝邊基準(zhǔn)，保證零件在熱定型的過程中零件基準(zhǔn)面的平面度，提高零件的熱定型的型面質(zhì)量，熱定型后進(jìn)行激光加工各安裝座的底孔，保證各底孔的位置度，修整后預(yù)變形焊接各安裝座，焊后X光檢測，合格后再進(jìn)行熱定型消除安裝座的焊接變形后進(jìn)行車前后安裝邊，在不拆卸夾具的情況下用五坐標(biāo)加工中心鏜安裝座的端面及孔，鏜小安裝邊上的孔，在同一工作位置進(jìn)行加工保證了零件的安裝座及孔的相對位置，翻轉(zhuǎn)后進(jìn)行大端安裝邊上孔的加工完成后進(jìn)行攻螺紋、安裝鋼絲螺套等工序，最終檢驗(yàn)完成本零件的加工。

5 結(jié)果討論與問題分析

采用以上工藝路線和組合焊接夾具及安裝座預(yù)變形焊接夾具，能夠生產(chǎn)出完全滿足裝配要求的零件，此工藝路線正確、合理，工裝夾具結(jié)構(gòu)合理、通用性好。我們采用脹緊式組合焊接夾具及安裝座預(yù)變形焊接夾具，真空熱定型等手段有效地控制了焊接變形，滿足了后續(xù)機(jī)加工序的需要，為此件的首件交付掃清了最大的技術(shù)障礙，從而保證了該新機(jī)的整體研制進(jìn)度。

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[3]顧曾迪，等.焊接冶金原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，1991.

中圖分類號(hào)：TG43

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