航空发动机导管自动化焊接技术

点赞:4562 浏览:13906 近期更新时间:2024-01-28 作者:网友分享原创网站原创

[摘 要]介绍了我国航空发动机导管和喷杆焊接现状;讲述了自动焊(脉冲TIG)的焊接原理;通过分析构件结构及材质确定导管和喷杆自动焊的焊接参数.

[关 键 词]航空发动机导管喷杆自动焊脉冲TIG焊

中图分类号:V233.2+2文献标识码:A

前言:航空发动机上导管及喷杆数量、结构种类繁多.在航空发动机领域,导管和喷杆的焊接几乎都采用手工焊接,约束了生产能力和产品质量的提高.采用脉冲TIG焊接技术的自动化焊接技术对于导管、喷杆这类尺寸小、壁薄零件的自动化水平和产品质量稳定性优势特别明显.

1设备及原理

1.1设备

自动焊机采用的是脉冲TIG焊接技术,是焊接导管类全位置焊缝的专用设备,自带编程计算机,用来编制焊接控制程序,焊接程序可以存储在计算机和焊机存储器内,焊接时调用焊机内程序或将计算机的程序载入进焊机,通过控制器,即可自动焊接.

1.2原理

自动焊的原理是脉冲技术在TIG焊中的应用,使TIG焊接工艺更加完善,现已成为高效,优质,经济和节能的先进焊接工艺.它可以焊接热敏性高的材料,可以进行窄间隙焊、单面焊背面成形的薄壁管件的焊接.

脉冲TIG焊采用的是低频调节的直流脉冲电流加热工件,采用直流正接方式.基值电流在一个脉冲中通过的时间,峰值电流在一个脉冲中通过的时间.电流峰值和基值电流按一定的频率周期性变化.当每一次脉冲峰值通过时,焊件上就会出现一个点状熔池,峰值停歇时,溶池开始冷凝.此时基值电流稳定的燃烧,以便下一个脉冲峰值电流通过时能够可靠的燃烧,形成新的焊点.通过合理调节脉冲峰值时间和合适的焊接速度,保证相邻焊点间有一定量的重叠量,就可获得一条连续致密的焊缝.

可见,在焊接时,焊件加热融化主要靠峰值电流及其通过的时间.

2焊接工艺

2.1自动焊的特点

(1)自动化程度高,生产效率高,适合批量生产.

(2)自动焊可调参数多,可精确的控制焊接热输入和熔池的形状和尺寸.

(3)可以用较小的热输入获得合格的焊缝,减少热影响区和焊接变形.

(4)焊接过程中脉冲电流对点状熔池有搅拌作用,使熔池金属凝固时易获得细晶,从而焊缝金属组织细密,可以减少热敏感材料产生裂纹的倾向.

2.2焊接工艺参数选择

典型的焊接示意图如图2-1,图2-2所示.图2-1所示的为对接焊.图2-2所示的是插接焊接.

图2-1对接图2-2插接

焊接参数的调节是保证焊接质量最主要的因素.钨极直径的大小,与待焊处的距离,以及焊件的装配对焊缝的质量也有重大的影响.工艺参数的选择一般按下列原则和步骤进行:

(1)根据焊件材料和尺寸来选择电流和焊接速度.

由于焊件焊接时一定的壁厚一定的材料的熔池的移动性是一定的,一般先根据材料来选择焊接线速度,再来选择电流,根据焊件的结构,散热情况来适当调整.同壁厚同材料不同管径之间的焊件焊接线速度是基本是一样的,因此小管径焊件比大管径的焊件转速要快.

在主要焊接阶段起始段电流较大,除用来熔化金属外还有一部分用来加热焊件,在后续焊接时,应当适当降低脉冲电流.在收弧阶段采用电流逐步衰减方法来收弧.一般收弧段与焊缝的重合量为10mm~20mm.相比而言,奥氏体不锈钢的焊接性能要比高温合金要优良,高温合金特别是GH1140熔池移动慢,合金元素含量多热裂纹倾向大,焊道容易出现裂纹,收弧段易产生弧坑,影响焊接质量.高温合金在收弧时需要通过增加控制段来控制焊接热输入,保证热输入平缓衰减.

(2)t0,tm和Im,I0的选择.峰值电流时间占脉冲时间的百分比Rt等于tm/(t0+tm)选择与材料和焊件的结构有关.Rt值高,电流幅值比RA等于Im/I0高,脉冲特点显著,有利于克服热裂纹倾向,但是过高易咬边,需要合理调节.一般而言,高温合金的Rt,RA值要比奥氏体不锈钢要略高.焊件的结构对Rt,RA的值的选择有较大的影响.

(3)脉冲频率f的选择.脉冲频率是根据焊接速度选择的.速度越快,频率相应越大.焊道由连续的焊点组成,焊点直径的重叠量为3/4.

(4)其它辅助参数.焊接工艺参数还包括电弧长度,钨极规格,氩气流量等选择等.电弧长度一般为1~3mm,焊件其它参数一样时电弧长度长焊道相比而言会较宽,转速快的钨极与焊件间的距离应该相应的调近些,过长易偏弧.钨极端部形状对电弧的稳定性和焊缝的成型有很大的影响.采用直流正接焊接时,钨极端部应该磨成锥状,并把尖端磨平,这样阴极斑点位置稳定(活动范围较小),电弧不易晃动,焊缝成型良好.如钨极端部磨成平底或圆球状,将会造成电弧晃动而不稳定,焊缝成形变坏.如磨得过尖,电弧虽然稳定,但是电弧伞形倾向增大,端部烧损严重,焊缝成形也不佳.氩气流量要适当,过小保护不佳,过大易产生紊流易对焊接时液态金属进行冲击和带走过多的热量.

3总结

(1)采用自动焊的薄壁管件、喷杆能够有效的提高焊接质量,减小人为因素影响.

(2)焊接质量可以稳定的固化,焊接参数固化,在操作正确下,焊件的焊接质量应该是一致的.可以成批的保证质量的生产.具有可追溯性.

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(3)对于高温合金等具有合金元素较多的金属可以有效的控制裂纹倾向.

(4)自动焊可以通过精微的控制程序获得较高精度的焊接要求,热影响区小、变形小.

4参考文献

[1]陈祝年.焊接工程师手册.机械工业出版社,北京,2002.1,ISBN7-111-09859-5.


[2]胡少荃,张学德,钟山.焊接工艺学.航空技工教材编审委员会.

作者简介:冯大娟(1978.03),女,籍贯,内蒙古鄂伦春旗,2002年毕业于沈阳工业学院.自毕业至今一直为导管喷嘴厂工艺员,主要从事航空发动机导管的成型及焊接等方面的技术工作.