某發(fā)動機(jī)雙層結(jié)構(gòu)預(yù)旋噴嘴精密焊接研究

（沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110862）

某發(fā)動機(jī)雙層結(jié)構(gòu)預(yù)旋噴嘴精密焊接研究

高獻(xiàn)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(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110862）

本文介紹了某發(fā)動機(jī)雙層結(jié)構(gòu)多葉片的預(yù)旋噴嘴的研制過程，該零件由內(nèi)、外兩層鈑金成型形筒體、內(nèi)加強筋以及60個鈑金葉片組合焊接而成，結(jié)構(gòu)復(fù)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(jìn)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(shù)，加上合理的裝配、焊接工裝，上述工藝的成功應(yīng)用，大大提高了零件的加工精度和質(zhì)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(jié)構(gòu)；多葉片焊接；裝配焊接

某發(fā)動機(jī)雙層結(jié)構(gòu)多葉片高精密預(yù)旋噴嘴是高壓渦輪導(dǎo)向器的主要部件，由預(yù)旋噴嘴外環(huán)、預(yù)旋噴嘴內(nèi)環(huán)、預(yù)旋噴嘴葉片、肋板組成。在同類零件中，某發(fā)動機(jī)預(yù)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(nèi)環(huán)上，內(nèi)環(huán)和外環(huán)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(yù)旋氣流，后端與高精度的機(jī)匣連接，零件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 預(yù)旋噴嘴工藝分析

1.1 工藝難點分析

該組件研制的技術(shù)難點主要有：⑴內(nèi)、外環(huán)的成型精度要求高；⑵零件內(nèi)、外環(huán)的裝配精度要求高；⑶內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)，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(jīng)過充分理解設(shè)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(biāo)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(shè)計

圖1 雙層多葉片預(yù)旋噴嘴結(jié)構(gòu)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(jìn)行控制，保證零件內(nèi)、外環(huán)的同軸度和相互位置關(guān)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(jī)械加工的問題。

2.2 裝配定位焊

從夾具的結(jié)構(gòu)來分析，零件的定位止口不可調(diào)，尺寸不能調(diào)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(yù)裝配，先將內(nèi)、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(jìn)行調(diào)整，直至合格；

2.3 減少變形和應(yīng)力

通過分析零件結(jié)構(gòu)，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(tài)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(yīng)力。

2.4 配裝控制零件變形

預(yù)旋噴嘴內(nèi)環(huán)內(nèi)壁上需電阻滾焊兩肋板，加工中，我們采用配制的方法，根據(jù)內(nèi)環(huán)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(chǎn)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(jié)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(yù)旋噴嘴首件狀態(tài)滿足設(shè)計圖紙要求，實現(xiàn)了首件的合格交付。

在預(yù)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(yù)裝配的方法，將內(nèi)、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(nèi)、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(guān)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(nèi)、外層筒體的同軸度問題，使筒體間間隙和高度差均達(dá)到設(shè)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(nèi)環(huán)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(jù)內(nèi)環(huán)尺寸確定肋板的大小，保證內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑與肋板的外徑相近，使兩件基本處于相等直徑的狀態(tài)，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(shè)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(xù)組件順利加工提供了工藝保證。

結(jié)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(zhì)量，所加工的預(yù)旋噴嘴狀態(tài)滿足設(shè)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(jīng)驗。

[1]宋宇文．中國航空材料手冊[M]．北京：國家標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989．

[2]方洪淵．焊接結(jié)構(gòu)學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008．

[3]美國焊接學(xué)會．焊接手冊（第2卷）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1978．

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