某發動機雙層結構預旋噴嘴精密焊接研究

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110862）

某發動機雙層結構預旋噴嘴精密焊接研究

高獻娟 黃青松 王立成 段新民 方連軍 闞田田 陳宇燕

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110862）

本文介紹了某發動機雙層結構多葉片的預旋噴嘴的研制過程，該零件由內、外兩層鈑金成型形筒體、內加強筋以及60個鈑金葉片組合焊接而成，結構復雜，加工難度大。該零件首次采用鈑金成型殼體，筒壁上采用激光切割方法加工葉型孔，其在組件上裝配精度和變形控制我們還沒有掌握，需要在首件研制時進行摸索。為此我們采用高精度的筒體成型工藝和高精密的激光切割技術，加上合理的裝配、焊接工裝，上述工藝的成功應用，大大提高了零件的加工精度和質量，為鈑金件雙層多葉片類零件的加工工藝提供許多可借鑒的地方。

雙層結構；多葉片焊接；裝配焊接

某發動機雙層結構多葉片高精密預旋噴嘴是高壓渦輪導向器的主要部件，由預旋噴嘴外環、預旋噴嘴內環、預旋噴嘴葉片、肋板組成。在同類零件中，某發動機預旋噴嘴首次采用鈑金成型殼體，筒壁上用激光切割方法加工葉型孔，肋板通過電阻滾焊連接到內環上，內環和外環通過60片鈑金葉片組合焊接到一起，前端用于形成高精度預旋氣流，后端與高精度的機匣連接，零件的結構如圖1所示。

1 預旋噴嘴工藝分析

1.1 工藝難點分析

該組件研制的技術難點主要有：⑴內、外環的成型精度要求高；⑵零件內、外環的裝配精度要求高；⑶內外雙層結構，葉片裝配后的尺寸精度要求高；⑷滾焊，氬弧焊和釬焊變形控制要高。

1.2 工藝路線確定

經過充分理解設計圖紙，確定主要工藝路線為：鉗加工 → 氬弧焊 → 鉗加工 → X射線檢驗 → 補焊 → 熒光檢驗 →補焊 → 定位點焊肋板 → 滾焊肋板 → 焊前酸洗 → 修配 → 定位焊葉片 → 釬焊 →鉗加工 → 車加工 → 標印 → 激光切孔 →鉗加工 → 最終檢驗。

2 精密焊接研究

2.1 零件裝配定位焊夾具設計

圖1 雙層多葉片預旋噴嘴結構示意圖

零件裝配定位焊夾具由底座、型塊和壓蓋組成，在裝配定位焊過程中，利用夾具的精度對零件的裝配精度進行控制，保證零件內、外環的同軸度和相互位置關系，通過壓蓋確保筒體上下同心和前后端同心，解決大端斜邊機械加工的問題。

2.2 裝配定位焊

從夾具的結構來分析，零件的定位止口不可調，尺寸不能調整，而零件又帶有公差，因此，我們采用假裝配的方法，即在裝配定位焊夾具上先預裝配，先將內、外筒體氬弧焊固定四點，從夾具上卸下，測量零件的實際尺寸，待合格后再整體定位焊，如不合格再進行調整，直至合格；

2.3 減少變形和應力

通過分析零件結構，要求單件采用高精密成型方法，保證單件直徑的精度，以滿足組件要求的尺寸要求。葉型孔的加工，在限制狀態下加工，保證單件和組件的裝配位置的一致性，保證裝配間隙減少變形和應力。

2.4 配裝控制零件變形

預旋噴嘴內環內壁上需電阻滾焊兩肋板，加工中，我們采用配制的方法，根據內環尺寸確定肋板的大小，保證兩件等直徑，焊后變形量小。

2.5 對稱焊

由于零件筒體大、壁薄，氬弧定位焊點對零件變形產生很大的影響，小電流、對稱焊的焊接方法可有效減小焊接變形。

3 首件研制結果

采用既定的工藝路線和工藝措施后，有效地控制了焊接變形，保證了裝配精度，所加工的預旋噴嘴首件狀態滿足設計圖紙要求，實現了首件的合格交付。

在預旋噴嘴的加工過程中，為了保證裝配精度，更有效的控制焊接變形，采用在組合裝配焊接夾具上先預裝配的方法，將內、外雙層筒體裝配到小間隙配合的定位夾具上，先定位點焊對稱4～6點，以固定內、外層筒體保持不動，把零件從夾具上卸下來，測量兩筒體的位置關系，以消除筒體圓度公差給裝配帶來的影響。再在夾具上修配其余葉片，保證葉片與葉型孔的間隙0.05～0.1mm，滿足釬焊的間隙要求，也保證了內、外層筒體的同軸度問題，使筒體間間隙和高度差均達到設計要求。此工藝在該零件的有效嘗試，為此類鈑金零件的加工開辟了新的途徑。

在內環與肋板的加工過程中，為了控制焊接變形，采用了配制的方法，即根據內環尺寸確定肋板的大小，保證內環的內徑與肋板的外徑相近，使兩件基本處于相等直徑的狀態，兩件的裝配間隙盡量小，焊后變形量也小，對零件大端直徑影響也小。在裝配定位焊時，采用對稱裝配的方法，以更減小焊接后的變形。

通過設計合理的裝配定位焊夾具和釬焊夾具，從而保證焊接后前后筒體的同軸度和減少了焊接變形，同時安排了鉗工校正工序，在精車后保證了大端筒體的直徑精度，為后續組件順利加工提供了工藝保證。

結語

采用我們確定的工藝路線和裝配定位焊夾具，有效提高了裝配及定位焊精度并減小了焊接變形，在加工過程中，采用焊前酸洗、假裝配、車加工等加工工藝，提高了零件的加工精度和質量，所加工的預旋噴嘴狀態滿足設計圖紙要求，所采取的一系列工藝措施，為今后同類零件的加工，積累了寶貴的經驗。

[1]宋宇文．中國航空材料手冊[M]．北京：國家標準出版社，1989．

[2]方洪淵．焊接結構學[M]．北京：機械工業出版社，2008．

[3]美國焊接學會．焊接手冊（第2卷）[M]．北京：機械工業出版社．1978．

V231 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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