一種鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法。該方法可直接應(yīng)用于鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋缺陷補(bǔ)焊修理技術(shù)領(lǐng)域，還可推廣應(yīng)用于鈦合金零件局部缺陷補(bǔ)焊修理領(lǐng)域，解決鈦合金零件局部裂紋等缺陷的修復(fù)難題。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)氣機(jī)匣焊接機(jī)械加工組件為航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)重要件之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。目前，鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板為多層鈦板超塑成形/擴(kuò)散連接結(jié)構(gòu)，使用中經(jīng)常發(fā)生外層板裂紋問(wèn)題，此類(lèi)故障件不能再次裝機(jī)使用。進(jìn)氣機(jī)匣由機(jī)匣外殼體、內(nèi)環(huán)、15塊支板、安裝座及罩等焊接而成，零件最大直徑為Φ950mm，外環(huán)壁厚為2.0mm，總高為247mm。其中，支板寬度為92mm，長(zhǎng)度為276mm，兩支板空間最小距離60mm，最大距離170mm。大修進(jìn)氣機(jī)匣(凈尺寸)支板裂紋故障均發(fā)生在位于三角區(qū)上方支板表面，沿支板長(zhǎng)度方向，裂紋長(zhǎng)度為40?50mm。由于支板故障部位空間狹小，修理施工難度極大。前期該故障曾采用氬弧焊、激光焊等方法修理，焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)，也曾采用換支板的方案修理，但焊接變形的問(wèn)題無(wú)法解決，以上修理方法均沒(méi)有成功應(yīng)用。按一臺(tái)鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣材料成本為46.3萬(wàn)元，制造成本40余萬(wàn)元，總價(jià)值在80萬(wàn)元以上，如果報(bào)廢故障進(jìn)氣機(jī)匣組件，損失巨大。因此，需要找到一種適合的修復(fù)方法，解決這一技術(shù)難題。
[0003]現(xiàn)有的采用氬弧焊修復(fù)鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋故障的方法，由于氬弧焊功率密度低，熔深淺，表層金屬不能完全與內(nèi)層金屬熔合，形成的焊縫不能較好的填充缺陷部位。也有采用激光焊修復(fù)鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋故障的方法，由于支板上裂紋位置不確定，存在激光頭與零件結(jié)構(gòu)干涉，缺乏靈活度，更重要的是，由于高能束激光焊形成的焊縫塑形較差，熱處理不及時(shí)極易產(chǎn)生裂紋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種使用靈活、焊接質(zhì)量好的鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法。采用該修復(fù)方法修復(fù)的進(jìn)氣機(jī)匣質(zhì)量滿足大修發(fā)動(dòng)機(jī)修理要求，降低了更換故障進(jìn)氣機(jī)匣的修理成本，減少了鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣的報(bào)廢率，縮短了大修機(jī)部件的修理周期。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一:用著色檢查的方法確定裂紋范圍；
[0007]步驟二:用開(kāi)槽的方法去除裂紋；
[0008]步驟三:去除裂紋附近的氧化層；
[0009]步驟四:在開(kāi)槽部位涂抹鈦合金活性劑，并設(shè)置微束等離子焊接參數(shù)，進(jìn)行微束等離子焊接；
[0010]步驟五:檢查焊接質(zhì)量，若質(zhì)量合格，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行步驟七，否則執(zhí)行步驟六；
[0011]步驟六:進(jìn)行微束等離子補(bǔ)焊，并返回執(zhí)行步驟五；
[0012]步驟七:拋修焊接處；
[0013]步驟八:檢查拋修后的焊接質(zhì)量，若質(zhì)量合格，則執(zhí)行步驟九，否則返回執(zhí)行步驟 ，
[0014]步驟九:進(jìn)行局部校形熱處理，完成進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋的修復(fù)。
[0015]步驟二中所述的開(kāi)槽寬度不超過(guò)1.2mm，深度不超過(guò)1.4mm，開(kāi)槽在裂紋末端延長(zhǎng)2mm ο
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]本發(fā)明的鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法，解決了鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修理過(guò)程中的焊接質(zhì)量和焊接變形問(wèn)題，使修復(fù)后的鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣組件滿足大修發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣修理、裝配使用及壽命要求。
[0018]本發(fā)明的修復(fù)方法使用靈活，其采用功率密度較高的微束等離子焊工藝，使表層金屬與內(nèi)層金屬較好的熔合，形成的焊縫能較好的填充故障部位。采用本發(fā)明的修復(fù)方法，降低了更換故障進(jìn)氣機(jī)匣的修理成本，減少了鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣的報(bào)廢率，縮短了大修發(fā)動(dòng)機(jī)部件的修理周期。新品進(jìn)氣機(jī)匣材料成本為43.6萬(wàn)元，制造成本為40萬(wàn)元，修理成本平均為3萬(wàn)元，按每年修理30臺(tái)該類(lèi)故障進(jìn)氣機(jī)匣計(jì)算，每年節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)大修成本約為2400萬(wàn)元。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]一種鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0021]步驟一:用著色檢查的方法檢查進(jìn)氣機(jī)匣支板的故障區(qū)域，確定裂紋范圍。
[0022]步驟二:用機(jī)械開(kāi)槽的方法去除裂紋；
[0023]采用硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼切割裂紋部位，開(kāi)槽去除裂紋形成待焊槽結(jié)構(gòu)；所述裂紋需要打透，開(kāi)槽寬度不超過(guò)1.2_，深度不超過(guò)1.4_，開(kāi)槽在裂紋末端延長(zhǎng)2_。
[0024]在整個(gè)進(jìn)氣機(jī)匣上留有一個(gè)離故障支板最近的孔作為保護(hù)氣體的進(jìn)氣孔，再在故障支板的遠(yuǎn)端留有一個(gè)保護(hù)氣體的出氣孔，其余所有通氣孔均用耐高溫膠布封堵，用于焊接修理過(guò)程中通氬氣保護(hù)焊接環(huán)境。
[0025]步驟三:去除裂紋附近的氧化層，清理待焊部位；
[0026]采用旋轉(zhuǎn)鋼絲刷去除裂紋附近的氧化層，整個(gè)進(jìn)氣機(jī)匣用汽油洗滌除油，并在空氣中風(fēng)干，禁止赤手拿取洗滌過(guò)的待焊接修復(fù)部位，只能戴棉布針織手套拿??；用潔凈的棉布蘸丙酮擦拭焊縫，去除表面氧化物、油污及其他外來(lái)物。
[0027]步驟四:將零件固定在焊接設(shè)備上，在開(kāi)槽部位涂抹鈦合金活性劑，并設(shè)置微束等離子焊接參數(shù)，將焊槍對(duì)中焊縫，在開(kāi)槽部位填絲進(jìn)行微束等離子焊接。
[0028]所述的微束等離子焊接參數(shù)如下:
[0029]電流種類(lèi):直流、正極性；鎢極牌號(hào)及直徑:WThl5，Φ 1.6mm ;焊接電流:23?25A ；焊接速度:2?3mm/s ;焊槍氬氣流量:12?15L/min ;拖罩氬氣流量:12?15L/min ;背面保護(hù)氣體流量:12?15L/min ;離子氣流量:0.4L/min ;焊絲牌號(hào)及直徑:TC4，Φ 1.0mm ;壓縮噴嘴直徑:φ 1.5mm。
[0030]焊接焊縫延長(zhǎng)3?5mm，正、背面通氬氣保護(hù)延時(shí)I?2min。
[0031]步驟五:檢查焊接質(zhì)量，若質(zhì)量合格，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行步驟七，否則執(zhí)行步驟六；
[0032]進(jìn)行外觀檢查，目視檢查焊縫表面質(zhì)量，焊縫寬度應(yīng)不大于7mm，焊接接頭表面應(yīng)無(wú)裂紋、燒穿、氣孔、未焊透、咬邊、凹陷或縮溝。
[0033]步驟六:進(jìn)行微束等離子補(bǔ)焊，并返回執(zhí)行步驟五；
[0034]同一處的補(bǔ)焊次數(shù)不能超過(guò)二次，修飾焊不算補(bǔ)焊，修飾焊焊縫寬度不大于原焊縫的1.5倍，補(bǔ)焊前應(yīng)涂抹鈦合金活性劑。
[0035]補(bǔ)焊參數(shù)如下:
[0036]電流種類(lèi):直流、正極性；鎢極牌號(hào)及直徑:WThl5，Φ 1.6mm ;焊接電流:23?25A ；焊接速度:2?3mm/s ;焊槍氬氣流量:12?15L/min ;拖罩氬氣流量:12?15L/min ;背面保護(hù)氣體流量:12?15L/min ;離子氣流量:0.4L/min ;焊絲牌號(hào)及直徑:TC4，Φ 1.0mm ;壓縮噴嘴直徑:Φ 1.5mm。
[0037]步驟七:拋修焊接處；
[0038]打磨拋修焊縫余高，使焊縫外觀與支板表面基體齊平，并圓滑過(guò)渡；
[0039]步驟八:檢查拋修后的焊接質(zhì)量，若質(zhì)量合格，則執(zhí)行步驟九，否則返回執(zhí)行步驟 ，
[0040]步驟九:進(jìn)行局部校形熱處理，完成進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋的修復(fù)。
[0041]在氬氣箱內(nèi)對(duì)焊縫進(jìn)行局部熱處理，熱處理溫度:600?650°C，時(shí)間:1.5?2h，冷卻方式:氬氣氛圍內(nèi)自然冷卻。
[0042]如果熱處理部位表面有氧化色，需要拋除熱處理部位的表面氧化色。
[0043]最后，檢查零件各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)裝配要求，允許裝機(jī)使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:用著色檢查的方法確定裂紋范圍； 步驟二:用開(kāi)槽的方法去除裂紋； 步驟三:去除裂紋附近的氧化層； 步驟四:在開(kāi)槽部位涂抹鈦合金活性劑，并設(shè)置微束等離子焊接參數(shù)，進(jìn)行微束等離子焊接； 步驟五:檢查焊接質(zhì)量，若質(zhì)量合格，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行步驟七，否則執(zhí)行步驟六； 步驟六:進(jìn)行微束等離子補(bǔ)焊，并返回執(zhí)行步驟五； 步驟七:拋修焊接處； 步驟八:檢查拋修后的焊接質(zhì)量，若質(zhì)量合格，則執(zhí)行步驟九，否則返回執(zhí)行步驟一； 步驟九:進(jìn)行局部校形熱處理，完成進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋的修復(fù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法，其特征在于步驟二中所述的開(kāi)槽寬度不超過(guò)1.2mm，深度不超過(guò)1.4mm，開(kāi)槽在裂紋末端延長(zhǎng)2mm。
【專(zhuān)利摘要】一種鈦合金進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋微束等離子焊修復(fù)方法，屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。修復(fù)方法：步驟一：用著色檢查的方法確定裂紋范圍；步驟二：用開(kāi)槽的方法去除裂紋；步驟三：去除裂紋附近的氧化層；步驟四：在開(kāi)槽部位涂抹鈦合金活性劑，并設(shè)置微束等離子焊接參數(shù)，進(jìn)行微束等離子焊接；步驟五：檢查焊接質(zhì)量，若質(zhì)量合格，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行步驟七，否則執(zhí)行步驟六；步驟六：進(jìn)行微束等離子補(bǔ)焊，并返回執(zhí)行步驟五；步驟七：拋修焊接處；步驟八：檢查拋修后焊接質(zhì)量，若質(zhì)量合格，則執(zhí)行步驟九，否則返回執(zhí)行步驟一；步驟九：進(jìn)行局部校形熱處理，完成進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋的修復(fù)。采用本發(fā)明修復(fù)的進(jìn)氣機(jī)匣質(zhì)量滿足大修機(jī)修理要求，且使用靈活、焊接質(zhì)量好。
【IPC分類(lèi)】B23K10/02, B23K103/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105290589
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510760057
【發(fā)明人】黃青松, 石豎鯤, 高山, 呂泉, 公維勇
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日