航空發動機后殼體組件焊縫去除工藝創新技術研究

陸 鵬 袁 悅 陳中啟 李思汗

（江蘇航空職業技術學院，鎮江 212134）

飛機是當代社會大眾重要的出行方式。航空發動機結構較為復雜，主要由鈑金件組成。隨著航空發動機研究和制造技術水平的不斷提高，航空發動機內所運用的零件數量不斷減少，使得航空發動機的結構逐步朝著簡單化和輕量化的方向發展。隨著結構的簡單化，鈑金結構的處理效率大大提升，是航空發動機最主要的構成部分。因此，在飛機發動機研究中需要提升鈑金結構的處理技術，尤其是發動機內鈑金件和鈑焊組合件之間的處理。航空發動機的鈑金件在加工的過程中具有加工過程變形、加工數量大以及加工工藝多等問題，直接影響零件的裝配和后期發動機的質量，需要重點保障加工技術水平。

1 航空發動機后殼體組件結構特征和加工難點

航空發動機的后殼體內的各類組件主要是由鈑金件后殼體和機加件蜂窩座焊接而成。內套組合件的各類架構組成了飛機燃燒室的內流道。鈑金件與各類機組架構結合在一起進行焊接。零件止口的裝配間隙進行焊接變形，技術處理過程中很容易發生零件焊縫去除困難的問題。技術人員在零件打磨和間隙很容易出現組建焊接變形的問題，會增大后期焊縫去除的難度。后殼體焊縫處理時很容易出現壁厚問題，增加了技術人員電子束焊后的焊縫去除量，導致技術處理效率低和焊縫去除質量差的問題，最終影響航空發動機的質量和飛機的飛行安全[1]。

航空發動機的后殼體零件機構較為復雜，主要構成材料是GH141。后殼體組件主要被放置在發動機燃燒室的機匣內。航空發動機的另一個關鍵組件為蜂窩座，主要構成材料為GH907。兩類構成材料共同焊接，組成了發動機的后殼體。焊接處理所運用的工藝路線主要包括試裝配、電子束焊、去除焊縫以及鉆絞孔等。這些技術處理環節使得后殼體各類組件與蜂窩座焊接構成一體，共同影響著航空發動機的運行安全和質量。

航空發動機后殼體技術加工處理的過程中主要面臨兩個加工問題。一是后殼體組件的零件在焊接前需要裝間隙，導致電子束焊操作工藝很難順利完成。二是電子束焊加工后后殼體組件零件會發生形變，形狀變大將大大增大后期的加工處理問題的發生概率。后殼體焊接加工主要使用漲心式夾具的方式對后殼體內鈑金結構進行漲圓處理，以此消除形變的問題，使得后殼體組件的加工配件要求達到既定的生產標準。對于電子束焊后后殼體零件形變導致焊縫去除難度增大和去除焊縫效率低下的問題，技術人員要重點追蹤和處理，有效解決航空發動機的焊縫去除問題。

發動機后殼體組件經過電子束焊后會因為漲心作用的影響，在后期加工處理過程中發生回彈效應。如果不能及時處理后殼體組件零件形變的問題，焊縫去除工藝止口將會出現圓度差和跳動大的問題。技術人員往往使用鉗工打磨的方式去除焊縫，但焊縫的處理效率不高，打磨和處理一個焊縫零件的時間需要4h。這不僅花費的時間長，而且會影響后殼體組建的基體，容易導致發動機后殼體壁厚尺寸不符合標準。航空發動機如果沒有對這部分零件進行有效監督，最終會因為這部分零件報廢概率高而影響航空發動機的安全運行。不僅如此，航空發動機后殼體組件在去除焊縫的過程中如果沒有有效打磨或者是打磨的效果差、效率低，會降低最終檢驗航空發動質量環節焊縫X 光的合格率，影響飛機的整個生產進度和質量水平。

2 航空發動機后殼體組件焊縫去除工藝優化技術

想要保障航空發動機后殼體組件焊縫去除的工藝水平和工藝效率，需要處理后殼體組件零件形變和圓度差的問題，避免使用鉗工打磨方式去除大量焊縫而影響后殼體組件的質量，不斷優化發動機后殼體組建焊縫去除的方案[2]。

優化航空發動機后殼體組建焊縫去除工藝時，可以使用軟爪裝夾車焊縫的去除方案。對后殼體的組件進行車焊縫試驗，運用軟爪裝夾零件進行車焊縫，發現零件的變形情況比較嚴重，焊縫處的圓跳動普遍超過0.5mm。車加工后可以保障在高點與零件主體處于相平的水平，防止對后殼體架構造成影響。車焊縫的處理效果不佳，需要后續進行打磨。打磨去除焊縫的過程中仍會出現上文敘述的問題，是一個需要斟酌使用的后殼體焊縫去除方案。

車焊縫方案在去除焊縫時需要注意減小零件焊后的回彈量，此時可以使用專用工裝車進行焊縫去除和處理。控制回彈量時，技術人員要最大限度地控制鈑金架構的形變。鈑金結構的變形是一件不可逆的事情，技術人員可以在后期從工裝的角度進行處理。使用軟爪裝夾零件進行車焊縫處理時，要從大端定位圓進行處理，不能使后殼體中的小零件處于懸空的狀態，以免造成焊接后的形變問題。后期車焊縫會因為加工中跳動量變大而影響焊縫的去除效果。對于這一問題，技術人員需要從工裝角度進行改進和處理。工裝組合主要是由底座、壓環以及定位組成。在組合中，底座運用螺釘和定位環來實現固定作用。定位環在后殼體定位中主要發揮定位的作用。小端內孔在鈑金結構中實現對后殼體的定位，大端內型面可以與蜂窩座外型構成定位面。焊縫處理過程中通過壓環進行壓緊的處理，實現零件大端型面與定位環之間的緊密相連。這一結構特點能夠控制零件小端的圓度，使整個加工過程在定位環和壓環的共同協作和處理的過程中實現蜂窩座止口端的撐圓操作，有效控制后殼體零件焊縫圓度。

技術人員可以使用批次性差異法對比和驗證后殼體組件焊縫去除的效果，控制后殼體組件機床主軸轉速的條件不變。對不同的組件進行分組，分別采用軟爪裝夾和專用夾具裝夾的方法進行后殼體焊縫處理。根據后殼體不同的使用環境，專用夾具裝夾可以有效保障后殼體組件的質量。對于航空發動機的后殼體焊縫修復，操作系統采用數控機械處理的方式，如圖1 所示。

圖1 數控機械處理

這一系統在操作運行時將后殼體內的焊縫進行雙機雙工位和工件正反面的操作加工。焊縫卡箍在凸面，每臺焊機有兩個焊接的加工工位，分成6 個機位進行安裝。此外，運用人工方式進行操作。焊槍隨著平臺的擺動控制卡箍的自由度、焊槍和送絲的角度，達到工位1 和工位2 后確認焊接位置。焊槍起弧的同時按照工作臺的位置進行旋轉360°和一個焊接循環，以一次確保焊縫的修補效果。專用的數控平臺建立并確認焊接口，從而達成最佳的焊縫銜接質量。

3 結語

飛機發動機的質量與飛機的飛行安全有緊密關系。有效控制航空發動機后殼體的焊縫去除工藝，能夠優化發動機的制造質量，提升航空發動機的運行效率和運行安全性，保障飛機的飛行安全。飛機發動機后殼體組件中鈑金結構和鈑焊組合去縫難度較大、效率低。本文分析了焊縫去除中容易出現的問題，探討了如何優化焊縫去除技術來提高后殼體組件的水平以及質量，希望能夠促進技術水平的進步，為我國的飛機制造、飛行安全保障事業的發展和進步奠定基礎。