擴(kuò)壓器釬焊流道高度控制的技術(shù)研究

周劍峰（中航湖南通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，湖南 株洲 412000）

擴(kuò)壓器釬焊流道高度控制的技術(shù)研究

周劍峰
（中航湖南通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，湖南 株洲 412000）

擴(kuò)壓器是航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件的比較典型的部件之一，此類零件氣流流道高度控制是關(guān)鍵。由于流道高度公差小，釬焊在1038℃的真空爐中熱變形不可避免，所以高度的最大最小值控制是整個(gè)零件控制的關(guān)鍵。

擴(kuò)壓器；流道高度；熱變形

1 描述問(wèn)題和背景情況

航空發(fā)動(dòng)機(jī)中有很多種擴(kuò)壓器，都是給燃燒室提供高壓氣體，流道高度都是有個(gè)面積或高度的值，這個(gè)值是與渦輪工作匹配的，或大或小都會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。而流道高度公差一般最終要求都是0.1-0.2，由于熱變形難度很大，現(xiàn)以漢勝公司產(chǎn)的擴(kuò)壓器為例，簡(jiǎn)單闡述了流道控制的工藝改進(jìn)。

2 工藝技術(shù)主要難點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)要求

軸向徑向擴(kuò)壓器零件的流道高度為6.3mm，按產(chǎn)品技術(shù)條件，6.3尺寸公差為±0.05，這個(gè)是最終尺寸，如何讓這個(gè)尺寸穩(wěn)定在6.3是一個(gè)難點(diǎn)。

2.2 常規(guī)釬焊方法——“正面釬焊法”

真空釬焊填釬料的常規(guī)方法“正面釬焊法”，即對(duì)釬焊粘接處直接加釬料。這樣加的是粘帶釬料，會(huì)使葉片增高，為減少又能夠完全焊好葉片，我們選擇了0.15的粘帶釬料。流道高度在真空釬焊前會(huì)增加0.15。真空釬焊后0.15會(huì)熔化，回到葉片原始高度。運(yùn)用“正面釬焊法”，運(yùn)用此方法的缺點(diǎn)：真空釬焊后的流道高度與釬料的熔化后的變化有聯(lián)系，如果釬料流動(dòng)性差或者多余物等影響，會(huì)使通道高度超差，運(yùn)用“正面釬焊法”，產(chǎn)品合格率為50%以上。

2.3 新工藝方法——“反面釬焊法”

統(tǒng)計(jì)4批次加工完后的擴(kuò)壓器發(fā)現(xiàn)，此0.15mm的粘帶釬料在釬焊后會(huì)熔化流動(dòng)，厚度減少到0.14-0.11不等，但是會(huì)有50%的零件由于釬料的流道性等原因造成高度減少0.05以內(nèi)，這樣流道高度就會(huì)造成尺寸鏈超差。為了成功讓產(chǎn)品上年產(chǎn)500件的批生產(chǎn)目標(biāo)，我們與國(guó)內(nèi)外技術(shù)專家進(jìn)行交流，才有新的方法“反面釬焊法”，直接在榫頭加料，不對(duì)流道高度造成任何影響，原理是利用榫頭與葉型槽的間隙，釬料在流動(dòng)性的作用下進(jìn)行對(duì)反面的葉片進(jìn)行粘接釬焊。此方法的優(yōu)點(diǎn)：釬焊后流道高度理論上是無(wú)變化的（不考慮熱變形），運(yùn)用“反面釬焊法”，產(chǎn)品合格率為95%。

2.4 熱變形的控制

2.4.1 真空釬焊夾具的改進(jìn)

伴隨著釬焊方法的改進(jìn)，產(chǎn)品合格率能夠達(dá)到95%，但是熱變形一直是我們頭疼的問(wèn)題。由于釬焊的溫度為1038℃，由于封蓋整個(gè)面只有1.5厚度，加熱冷卻之后封蓋進(jìn)行自身應(yīng)力的釋放，同時(shí)由于零件自身結(jié)構(gòu)剛性的特點(diǎn)，產(chǎn)生有規(guī)律的變形。如圖1所示，零件的流道高度從通道入口出延伸到通道出口處，發(fā)生有規(guī)律的變化，越變?cè)酱螅捎谧兓秶^(guò)0.19，所以流道高度最大最小值超差。圖1這個(gè)是我們從小批生產(chǎn)中統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，充分說(shuō)明熱變形對(duì)我們產(chǎn)品影響很大。封蓋通道面已經(jīng)產(chǎn)生錐度，本體也產(chǎn)生橢圓。我們分析是封蓋下面有安裝邊，有一定的重量，所以流道高度在入口處偏低，在出口處沒(méi)有加工筋，零件本身不能控制自身的變形，處于一種“自由狀態(tài)”，所以我們對(duì)此處進(jìn)行夾具輔助，減少變形，流道入口及出口在安裝邊及石墨環(huán)的重力下已經(jīng)沒(méi)有出現(xiàn)大的變形，但是中間由于榫頭沒(méi)有壓緊面，已經(jīng)出現(xiàn)向上的變形，但是由于兩邊的壓緊固定，變形已經(jīng)得到較好的控制，基本不會(huì)超過(guò)6.35，整個(gè)流道最大最小值保證在6.3±0.05范圍內(nèi)。

2.4.2 單件尺寸的改進(jìn)

為減少熱變形，第一，工藝流程上安排單件粗加工后穩(wěn)定處理以減少熱變形；第二，特別是葉片高度必須控制在一個(gè)較小的公差范圍內(nèi)，此葉片高度我們定為關(guān)鍵尺寸（6.24±0.01），同時(shí)流道面的平面度也要嚴(yán)格控制；第三，兩個(gè)單件組合后、真空釬焊前流道高度嚴(yán)格控制在6.25-6.31，平均值在6.30以內(nèi)。

按“反面釬焊法”，流道入口能控制不小于6.25，最高出不超過(guò)6.35。通過(guò)2.4.1及2.4.2的改進(jìn)，通過(guò)數(shù)百件產(chǎn)品的跟蹤和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品的合格率已經(jīng)達(dá)到99%以上，接近100%。

3 總結(jié)

3.1 新穎的工藝方法

工藝方法是我們的構(gòu)思，面對(duì)常規(guī)的工藝我們用成熟的工藝，面對(duì)比較新奇的要求我們就要有些新穎的工藝方法去解決，會(huì)產(chǎn)生更好的效果，這個(gè)擴(kuò)壓器雖然能夠批生產(chǎn)，但是還有一些我們可以改進(jìn)改善的地方的，這個(gè)方法很新穎，但是需要嘗試與驗(yàn)證，目前我們沒(méi)有試驗(yàn)件，等待以后有類似的新品或試驗(yàn)件才能去試，但是這些思想還是保持下來(lái)。

按現(xiàn)在方法釬焊后，零件橢圓很大，我們?cè)谕饷婕右粋€(gè)約束環(huán)，防止變形，而真空釬焊后我們可以輕松松開(kāi)螺釘，控制圓度。按照新的思路，制作新的配重塊，避開(kāi)榫頭，壓緊中間地方，控制中間鼓起的熱變形。

3.2 不足之處

此產(chǎn)品雖然上批生產(chǎn)，工藝成熟度已經(jīng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但是還是有很多可以改進(jìn)的地方，例如單件毛坯可以用鑄件代替鍛件，減少切削余量，可以減少熱變形；單件封蓋也可以再出口處加個(gè)加強(qiáng)筋，以控制零件的加工熱變形等等，當(dāng)然這些一方面要得到客戶工程批準(zhǔn)驗(yàn)證，例如發(fā)動(dòng)機(jī)試車，設(shè)計(jì)圖的更改。這個(gè)只有把這些思想保留，放到以后類似的新品新機(jī)型上。熱變形已經(jīng)是我們機(jī)械加工，特別是航空制造技術(shù)上一個(gè)典型的難題，如何避免熱變形是我們以后繼續(xù)研究的一個(gè)大課題。

[1]鄭醫(yī)， 王廣海， 宋健，等. 不銹鋼真空釬焊擴(kuò)壓器的缺陷檢查與控制技術(shù)[J].航空制造技術(shù)， 2012（13）.

TH452

A

周劍峰（19820309），男，湖南省株洲市人，工作單位：湖南省通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，職務(wù)：質(zhì)量部長(zhǎng)，研究方向：焊接工藝控制。