CN104439618A - 超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法 - Google Patents

超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法 Download PDF

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何勇
郭双全
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Abstract

本发明提供一种超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法。本发明的具体方法通过采用脉冲氩弧焊接法，降低热输入量，控制热影响区晶粒长大速度；同时焊接在真空条件下进行，防止钛合金在焊接过程中氧化引起性能下降，焊接后测量焊接接头的室温强度可达到TC4基材强度的104%，400℃高温强度可达到TC4基材强度的98%。

Description

超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法
技术领域
本发明涉及一种采用超塑性成形方法制造的航空发动机进气机匣支板裂纹的修复方法，属于航空发动机维修领域。
背景技术
某型航空发动机进气机匣支板是采用扩散焊/超塑性成形（DB/SPF）方法制造而成，该支板内部为空心槽型结构，具有两个纵向的加强筋，支板长时间工人过程中受到气流冲刷和振动应力影响，会在加强筋附近出现平行于加强筋的纵向裂纹，从而导致其报废。支板材料钛合金TC4，采用超塑性成形制造方法制造的产品强度约为TC4材料的90%，金相组织由细小的等轴α相和晶间β相组成，晶粒粒径为8~15μm。采用常规的氩弧焊修复该产品存在热输入量大、基体热影响区晶粒的异常长大等问题，同时由于该产品为整体式结构，焊接可达性差。目前，国内外尚无公开报道超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹的修复方法，也无超塑性成形后TC4钛合金焊接性能的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法。本发明的具体方法如下：一是通过采用脉冲氩弧焊接法，降低热输入量，控制热影响区晶粒长大速度；二是在真空条件下焊接，防止钛合金在焊接过程中氧化引起性能下降。
本发明提供的超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法按如下步骤进行：
（1）固定：使用定制夹具对航空发动机进气机匣支板待焊接部位进行固定，该定制夹具由铜合金制成，可以及时导走焊接过程中的热量以防止在焊接过程中零件变形和基体热影响区晶粒的异常长大；
（2）抽真空：将整个零件放入脉冲氩弧焊接装置的真空罐中，然后对真空罐抽真空，真空度大于1.33 Pa时效果最佳；
（3）充氩气：在真空罐中充入1个大气压的氩气；
（3）直流脉冲焊接：采用直径0.5～1.5 mm的TC4钛合金焊丝为焊接填充材料，在真空罐内对航空发动机进气机匣支板进行直流脉冲焊接，焊接参数为：脉冲频率0.5～1.0Hz，占空比40～50%，维弧电流18～20A，焊接电流35～40A。
该方法的优点是可以防止在焊接过程中钛合金氧化和晶粒的异常长大，焊接后测量焊接接头的室温强度可达到TC4基材强度的104%，400℃高温强度可达到TC4基材强度的98%。
具体实例
某型航空发动机支板大修分解后进行着色探伤发现其中的支板有一处长约30mm的径向裂纹，该支板是采用钛合金TC4板材经过扩散连接/超塑性成形（DB/SPF）方法制造而成，按如下步骤进行修复：
（1）    对裂纹进行打磨清洗；
（2）    使用铜夹具对航空发动机进气机匣支板待焊接部位进行固定；
（3）    将整个零件放入脉冲氩弧焊接装置的真空罐中，然后对真空罐抽真空，真空度达到1.33Pa后充入1个大气压的氩气。
（4）    直流脉冲焊接：采用直径为1.0 mm的TC4焊丝为焊接填充材料进行脉冲焊接，焊接参数为：脉冲频率0.7Hz，占空比45%，维弧电流19A，焊接电流38A。
焊接后采用着色和X光探伤检查焊接部位无裂纹、无气孔，焊接质量满足该产品设计要求。

Claims (3)

1.一种超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法，包括如下步骤：
（1）固定：使用定制夹具对航空发动机进气机匣支板待焊接部位进行固定；
（2）抽真空：将整个零件放入脉冲氩弧焊接装置的真空罐中，然后对真空罐抽真空；
（3）充氩气；在真空罐中充入氩气；
（4）直流脉冲焊接：采用直径0.5～1.5 mm的TC4钛合金焊丝为焊接填充材料，在真空罐内对航空发动机进气机匣支板进行直流脉冲焊接，焊接参数为：脉冲频率0.5～1.0Hz，占空比40～50%，维弧电流18～20A，焊接电流35～40A。
2.根据权利要求1所述的超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法，其特征在于，所述用于固定航空发动机进气机匣支板待焊接部位的定制夹具由铜合金制成。
3.根据权利要求1或2所述的超塑性成形制造的航空发动机进气机匣支板裂纹修复方法，其特征在于，所述抽真空步骤，经抽真空处理后真空罐内真空度大于1.33 Pa。
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