一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法技术

本发明专利技术涉及航空发动机技术领域，尤其是航空发动机火焰筒瓦块焊接方法，包括浮动瓦块和螺柱，所述浮动瓦块和螺柱采用锻件作为原材料，所述浮动瓦块和螺柱的焊接工艺步骤如下：（1）机械加工；（2）表面处理；（3）装夹；（4）螺柱焊接；（5）钳修；（6）检验，解决了现有的采用氩弧焊将螺柱焊接到浮动瓦块上螺柱垂直度偏差较大，同时可能在螺柱与浮动瓦块连接的中心区域出现未焊透现象，进而影响焊接强度，螺柱焊接定位精度低，采用整体机加方式金属切削量大，不仅材料利用率低、加工周期长，并且在机加切削过程中，容易发生高温切削热变形，加工后需要去应力热处理工序，进一步增加了生产成本和周期问题。

Welding method for flame tube tile of Aeroengine

The invention relates to the technical field of aero-engine, in particular to the welding method of aero-engine flame cylinder tile, including floating tile and screw. The floating tile and screw adopts forgings as raw materials. The welding process steps of the floating tile and screw are as follows: (1) machining; (2) surface treatment; (3) assembling. Clamp; (4) stud welding; (5) clamp repair; (6) inspection, to solve the existing use of argon arc welding stud to float tiles on the stud perpendicularity deviation is large, while the stud and float tiles may be connected to the center of the phenomenon of weld penetration, thereby affecting the welding strength, stud welding positioning accuracy is low, mining It is not only low material utilization rate and long machining cycle, but also easy to occur high temperature cutting thermal deformation in machining process. Stress relief heat treatment process is needed after machining, which further increases the production cost and cycle problem.

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法
本专利技术涉及航空发动机
，尤其是一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法。
技术介绍
航空发动机燃烧室是发动机的重要部件之一，是承受热负荷最大的部件，发动机的可靠性、经济性和寿命在很大程度上取决于燃烧室的可靠性和有效程度。燃烧室工作条件十分恶劣，其零件在高温、高负荷下工作，承受着静载荷、动载荷、热应力和热腐蚀等多重作用。而浮动壁瓦块是高推重比航空发动机燃烧室火焰筒中非常重要的零件之一，一般装配于火焰筒内壁外侧和外壁内侧，主要作用是将高温燃气与火焰筒内、外壁隔开，在火焰筒和瓦块间形成冷却气流通道，从而避免火焰筒受高温燃气的直接冲刷与腐蚀，有效降低火焰筒筒壁温度，延长使用寿命。螺柱焊是将金属螺柱或类似其他金属紧固件等焊接到工件上的方法，是为了提高焊接质量和效率发展起来的一项专业焊接技术，可以将柱状金属在3-5ms内焊接到金属母材的表面。目前发动机设计上主要采用单层壁气膜冷却燃烧室火焰筒和双层壁浮动瓦块冷却燃烧室火焰筒，浮动瓦块通过螺柱连接的方式与火焰筒内外壁相连，传统方法是采用氩弧焊将螺柱焊接到浮动瓦块上或者采用在整体锻件上机械加工的方式，但上述方式存在以下问题。1：传统方法是采用氩弧焊将螺柱焊接到浮动瓦块上，存在以下缺点：1）氩弧焊接热输入大，焊后变形较大甚至出现浮动瓦块焊穿的情况，导致螺柱垂直度偏差大；2）螺柱与浮动浮动瓦块连接的中心区域出现未焊透现象，进而出现强度不够的问题。3）螺柱主要靠工人划线后进行打点定位，人工操作过程中划线和打点定位误差大进而导致螺柱焊接定位精度低。2：采用整体机加方式虽然能够保证产品质量，但存在以下缺点：1）金属切削量大、材料利用率较低，加工周期长；2）高温切削是容易发生热变形；3）加工后需要去应力热处理工序，进一步增加了生产成本和周期。综上所述，目前亟需一种技术方案解决现有的采用氩弧焊接热输入大焊后变形较大甚至出现浮动瓦块焊穿的情况，或者可能在螺柱与浮动瓦块连接的中心区域出现未焊透现象，进而影响焊接强度，螺柱主要靠工人划线后进行打点定位，人工操作过程中划线和打点定位误差大进而导致螺柱焊接定位精度低，采用整体机加方式金属切削量大，不仅材料利用率低、加工周期长，并且在机加切削过程中，容易发生高温切削热变形，加工后需要去应力热处理工序，进一步增加了生产成本和周期问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有的采用氩弧焊接热输入大焊后变形较大甚至出现浮动瓦块焊穿的情况，或者可能在螺柱与浮动瓦块连接的中心区域出现未焊透现象，进而影响焊接强度，螺柱主要靠工人划线后进行打点定位，人工操作过程中划线和打点定位误差大进而导致螺柱焊接定位精度低，采用整体机加方式金属切削量大，不仅材料利用率低、加工周期长，并且在机加切削过程中，容易发生高温切削热变形，加工后需要去应力热处理工序，进一步增加了生产成本和周期问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法，包括浮动瓦块和螺柱，所述浮动瓦块采用锻件作为原材料，所述浮动瓦块和螺柱的焊接工艺步骤如下：（1）机械加工：采用机床加工浮动瓦块和螺柱至所需工艺尺寸要求；（2）表面处理：机械打磨浮动瓦块待焊面除氧化膜，打磨后采用有机溶剂拭待焊面；（3）装夹：将浮动瓦块待焊面朝上装夹到螺柱焊接装置上，所述螺柱焊接装置可用于调节浮动瓦块沿X轴方向和Y轴方向移动；（4）螺柱焊接：调节螺柱焊机的焊接角度使螺柱垂直焊接到浮动瓦块上；（5）钳修：去除螺柱焊根部焊渣，砂纸打磨根部表面光滑；（6）检验：检验所有加工尺寸符合产品工艺要求。采用机床加工浮动瓦块后在利用螺柱焊机将螺柱焊接在浮动瓦块的待焊面上较通过在金属锻件上切削加工出外凸螺柱的方法，采用螺柱焊接在浮动瓦块上的方法金属切削量小、从而在加工过程中产生的热变形小并且加工工艺简单，避免了整体机加方式需要去除大量螺柱之间的金属材料，导致材料利用率低，并且机加耗时长，大量金属切削过程中容易发生热变形的问题。浮动瓦块加工成型后将瓦块待焊面朝上装夹到螺柱焊接装置上，通过螺柱焊接装置调节浮动瓦块沿X轴方向和Y轴方向移动至螺柱焊机焊接位置下方，进而精确定位浮动瓦块需要打点焊接的位置，保证了螺柱焊接位置精度，并且可通过调节螺柱焊机的焊接角度，使螺柱垂直焊接于浮动瓦块上，避免了螺柱与浮动瓦块连接的中心区域出现未焊透现象，进而出现强度不够的问题，螺柱焊接过程中放电时间短、热输入小，焊接收缩量小，避免了采用氩弧焊接过程中热输入大，焊后变形较大，导致的螺柱垂直度偏差大的问题，本焊接方法的工艺过程简单，操作方便，解决了现有的采用氩弧焊将螺柱焊接到浮动瓦块上螺柱垂直度偏差较大，同时可能在螺柱与浮动瓦块连接的中心区域出现未焊透现象，进而影响焊接强度，螺柱主要靠工人划线后进行打点定位，人工操作过程中划线和打点定位误差大进而导致螺柱焊接定位精度低，采用整体机加方式金属切削量大，不仅材料利用率低、加工周期长，并且在机加切削过程中，容易发生高温切削热变形，加工后需要去应力热处理工序，进一步增加了生产成本和周期问题。优选的，所述浮动瓦块采用高温合金锻件，高温合金锻件具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，避免了在浮动瓦块在加工过程中发生热变形，影响浮动瓦块的加工精度。优选的，步骤2中还可采用吹砂方式去除氧化膜。优选的，步骤4中所述螺柱焊接装置，包括夹具底座，所述夹具底座上设有滑动台，所述滑动台包括X轨滑和设于X轨滑上的Y轨滑，所述X滑轨和Y滑轨上均设有驱动装置，所述驱动装置与控制器电性连接，所述Y滑轨上设有夹持装置，所述X滑轨上的驱动装置用于驱动Y滑轨相对于X滑轨移动，所述Y滑轨上的驱动装置用于驱动夹持装置相对于Y滑轨移动，所述夹持装置用于固定浮动瓦块，夹具底座上设有滑动台，滑动台包括X滑轨和设于X滑轨上的Y滑轨，Y滑轨上设有夹持装置，夹持装置用于固定需要进行螺柱焊接的浮动瓦块，X滑轨和Y滑轨上均设有驱动装置，驱动装置均与控制器电性连接，通过控制器控制X滑轨上的驱动装置动作，使Y滑轨沿X滑轨移动，进而带动设置于Y滑轨上的夹持装置沿X滑轨移动，实现浮动瓦块的焊接位置在X方向的精准定位，通过控制器控制Y滑轨上的驱动装置动作，使夹持装置沿Y滑轨移动，实现浮动瓦块的焊接位置在Y方向上的精准定位，浮动瓦块通过在X方向和Y方向的精准移动至螺柱焊机焊接位置的下方，实现浮动瓦块上的螺柱焊接位置的精准定位。优选的，所述驱动装置包括电机和丝杆，所述丝杆通过联轴器与电机相连接，所述夹持装置包括滑块一和夹持部，所述滑块一和夹持部可拆卸连接，所述夹持装置通过滑块一与Y滑轨上的驱动装置采用丝杆传动连接，联轴器的作用是连接不同机构中的两根轴使之共同旋转并传递扭矩，丝杆通过联轴器与电机相连接，实现由电机转动带动丝杆的旋转，滑块一和夹持部可拆卸连接，可根据产品尺寸更换夹持部，以满足不同类型零件需求，具有较好的适用性，驱动装置上通过电机带动丝杆旋转，夹持装置通过滑块一与Y滑轨上的驱动装置采用丝杆传动连接，进而丝杆转动带动夹持装置沿Y滑轨移动，实现夹持装置在Y方向上的精确定位。优选的，所述Y滑轨下端设有滑块二，所述Y滑轨通过滑块二与X滑轨上的驱动装置采用丝杆传动连接，驱动装置上通过电机带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法，所述火焰筒瓦块包括浮动瓦块和螺柱，其特征在于：所述浮动瓦块和螺柱采用锻件作为原材料，所述浮动瓦块和螺柱的焊接工艺步骤如下：（1）机械加工：采用机床加工浮动瓦块和螺柱至所需工艺尺寸要求；（2）表面处理：机械打磨浮动瓦块待焊面以去除氧化膜，打磨后采用有机溶剂拭待焊面；（3）装夹：将浮动瓦块固定于螺柱焊接装置上，所述螺柱焊接装置可用于调节浮动瓦块沿X轴方向和Y轴方向移动，调节浮动瓦块待焊面位置准备焊接；（4）螺柱焊接：调节螺柱焊机的焊接角度使螺柱垂直焊接到浮动瓦块上；（5）钳修：去除螺柱焊根部焊渣，砂纸打磨根部表面光滑；（6）检验：检验所有所述火焰筒瓦块的加工尺寸符合产品工艺要求。

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法，所述火焰筒瓦块包括浮动瓦块和螺柱，其特征在于：所述浮动瓦块和螺柱采用锻件作为原材料，所述浮动瓦块和螺柱的焊接工艺步骤如下：（1）机械加工：采用机床加工浮动瓦块和螺柱至所需工艺尺寸要求；（2）表面处理：机械打磨浮动瓦块待焊面以去除氧化膜，打磨后采用有机溶剂拭待焊面；（3）装夹：将浮动瓦块固定于螺柱焊接装置上，所述螺柱焊接装置可用于调节浮动瓦块沿X轴方向和Y轴方向移动，调节浮动瓦块待焊面位置准备焊接；（4）螺柱焊接：调节螺柱焊机的焊接角度使螺柱垂直焊接到浮动瓦块上；（5）钳修：去除螺柱焊根部焊渣，砂纸打磨根部表面光滑；（6）检验：检验所有所述火焰筒瓦块的加工尺寸符合产品工艺要求。2.如权利要求1所述的一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法，其特征在于：所述浮动瓦块采用高温合金锻件。3.如权利要求1所述的一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法，其特征在于：步骤2中将机械打磨浮动瓦块待焊面以去除氧化膜的方式替换为采用吹砂方式去除氧化膜。4.如权利要求1所述的一种航空发动机火焰筒瓦块焊接方法，其特征在于：步骤3中所述螺柱焊接装置，包括夹具底座，所述夹具底座上设有滑动台，所述滑动台包括X轨滑和设于X轨滑上的Y轨滑，所述X滑轨和Y滑轨上均设有驱动装...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴超杰，曹文明，张周，黄林，刘睿，刘桂松，
申请(专利权)人：广汉天空动力机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51