CN109079436A - 叶片尾缘与内环间隙较小的燃气涡轮一级导向器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叶片尾缘与内环间隙较小的燃气涡轮一级导向器，在对叶片与内环进行焊接前，在内环和叶片尾缘之间的间隙处垫装与间隙形状匹配的垫片，防止因焊接时内环与外环的变形，对叶片尾缘与内环间的间隙造成影响；在外环与叶片焊接固定完成后、进行时效热处理之前，在外环内部靠近内环端面处安装支撑夹具，防止因外环收缩压缩叶片组件，影响叶片尾缘与内环之间的间隙。支撑夹具包括第一支撑架、第二支撑架、使用时凹面相向且对称设置的一对半环形的支撑环，第一支撑架、第二支撑架插接配合后形成整体呈条形的支撑组件，该支撑组件的两端分别与一对支撑环的内侧中部插接配合，装配在燃气涡轮一级导向器的外环内部靠近内环端面处，形成支撑。

Description

叶片尾缘与内环间隙较小的燃气涡轮一级导向器

技术领域

本发明涉及航空发动机涡流导向器装配技术领域，具体是叶片尾缘与内环间隙较小的燃气涡轮一级导向器。

背景技术

如图1至图3，在航空发动机涡流导向器技术领域内，燃气涡轮一级导向器一般由内环1和外环2形成流道，叶片3和叶片尾缘4固定相连组成叶片组件，内环1和外环2之间通过多个叶片组件相连；现有的燃气涡轮一级导向器是先将叶片3和叶片尾缘4固定相连，再将叶片3插接在内环1和外环2的叶型孔内，再通过焊接的方式将叶片3固定于燃气涡轮一级导向器的内环1和外环2上，且叶片尾缘4与内环1之间留有一定的间隙5，间隙5的宽度为0.3mm至0.5mm。

由于涡轮导向器处于恶劣的工作环境，既要承受高温燃气流和各零件受热不均引起的较大的热应力，热胀冷缩严重，又要承受燃气通过导向叶片时产生的气动力以及由气流脉动所引起的振动载荷，所以叶片尾缘4与内环1之间的间隙5有着严格的要求，间隙过大影响导向效率，间隙过小高温环境下叶片与内环接触，引发事故。

现有的燃气涡轮一级导向器装配方法如下：

A.将叶片和叶片尾缘固定相连，组成叶片组件；

B.抛光内环和外环上的叶型孔，将叶片两端分别插入内环和外环上相应叶型孔的叶盆；此时叶片尾缘与内环之间留有间隙；

C.将叶片与内环进行焊接固定；

D.将叶片与外环进行焊接固定；

E.进行时效热处理，完成后得到燃气涡轮一级导向器并进行检验。

在装配过程中，由于内环和外环都是薄壁件，因此在焊接时容易收缩变形，导致叶片尾缘与内环的间隙发生变化，在进行时效热处理时，同样由于外环的收缩压缩叶片组件，也会影响叶片尾缘与内环之间的间隙，造成装配不合格，一次合格率仅为60%。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以确保叶片尾缘与内环之间间隙的燃气涡轮一级导向器装配方法，以及该导向器在时效热处理时防止叶片尾缘与内环之间的间隙变化的支撑夹具。

为了解决上述问题，本发明提供了一种燃气涡轮一级导向器装配方法，包括：

A.将叶片和叶片尾缘固定相连，组成叶片组件。

B.抛光内环和外环上的叶型孔，将叶片的两端分别插入内环和外环上相应叶型孔的叶盆内；此时叶片尾缘与内环之间留有间隙。

C.在内环与叶片尾缘的间隙内装入垫片，将叶片与内环进行焊接固定。

D.将叶片与外环进行焊接固定；完成后拆除所述叶片尾缘与内环之间的垫片。

E.在所述外环内部靠近所述内环端面处安装支撑夹具。

F.进行时效热处理，完成后取出支撑夹具，得到燃气涡轮一级导向器并进行检验。

进一步，步骤B中所述垫片为1Cr18Ni9Ti垫片，强度高，易于延展加工，价格低廉，所述垫片的形状与所述叶片尾缘与所述内环之间的间隙形状相匹配，考虑后续热处理的收缩变形，所述垫片的厚度为0.4mm至0.6mm，大于所述叶片尾缘与内环之间间隙的上限，焊接时对内环与叶片尾缘之间的间隙起支撑作用，可以有效避免所述外环、内环在焊接时的收缩变形对所述间隙造成影响。

进一步，在步骤C中，在所述叶片与所述内环进行焊接固定之前，先将叶片与内环进行定位焊接，再焊接试验件并检测，待试验件检测合格后再对所述叶片与所述内环进行焊接，确保焊接效果。

进一步，在步骤D中，在所述叶片与所述外环进行焊接固定之前，先将叶片与外环进行定位焊接，再焊接试验件并检测，待试验件检测合格后再对所述叶片与所述外环进行焊接，确保焊接效果。

上述燃气涡轮一级导向器装配方法中用的支撑夹具，包括第一支撑架、第二支撑架、使用时凹面相向且对称设置的一对半环形的支撑环，第一支撑架、第二支撑架插接配合后形成整体呈条形的支撑组件，该支撑组件的两端分别与一对支撑环的内侧中部插接配合，将所述支撑环连接成一个支撑夹具，装配在燃气涡轮一级导向器的外环内部靠近内环端面处，所述支撑夹具的外径与所述外环内部靠近内环端面处的内径相同，形成支撑，减小热处理及冷却过程中所述外环的收缩，避免因外环的收缩影响所述叶片尾缘与所述内环之间的间隙大小。

进一步，所述支撑环的内侧中部凸出设置连接部，所述连接部上设有凹槽，用于进行插接，结构简单，易于装配。

进一步，所述第一支撑架的一端设有凸出部，另一端设有插孔，所述第二支撑架的一端同样设有凸出部，所述第二支撑架的另一端插接配合在所述第一支撑架的插孔内，所述凸出部插接配合在所述支撑环连接部的凹槽内；使用时所述第一、第二支撑架通过插孔插接相连，所述凸出部分别与两个支撑环的连接部上的凹槽插接配合，将所述支撑环连接成一个整体。

发明的技术效果：（1）本发明的燃气涡轮一级导向器装配方法，相对于现有技术，在燃气涡轮一级导向器装配过程中，在对叶片与内环进行焊接前，在内环和叶片尾缘之间的间隙处垫装与间隙形状匹配的垫片，焊接时对内环与叶片尾缘之间的间隙起支撑作用，防止因焊接时内环与外环的变形，对间隙大小造成影响；（2）在外环与叶片焊接固定完成后、进行时效热处理之前，在导向器的外环内靠近内环端面处安装支撑夹具，防止因外环热处理时收缩压缩叶片组件，影响叶片尾缘与内环之间的间隙；（3）垫片的厚度为0.4mm至0.6mm，为热处理后的收缩变形留有余量；（4）支撑夹具结构简单，装配方便，成本低廉，易于实施，避免了由于热处理变形导致叶片尾缘间隙超差甚至由于变形量大导致与内环粘连而报废的可能。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明燃气涡轮一级导向器的装配示意图；

图2是图1的局部示意图；

图3是本发明图2中A的局部放大图；

图4是本发明支撑夹具的结构示意图。

图中：内环1，外环2，叶片3，叶片尾缘4，间隙5，支撑夹具6，支撑环61，连接部62，凹槽63，第一支撑架64，第二支撑架65，凸出部66，插孔67。

具体实施方式

实施例1如图4所示，本实施例的支撑夹具6，包括两个半环形的支撑环61，支撑环61的内侧中部凸出设置连接部62，连接部62上设有凹槽63；支撑夹具6还包括第一支撑架64和第二支撑架65，第一支撑架64的一端设有凸出部66，另一端设有插孔67，第二支撑架65的一端同样设有凸出部66，第二支撑架65的另一端插接配合在第一支撑架64的插孔67内，组成整体呈条形的支撑组件。

使用时第一支撑架64、第二支撑架65的凸出部66分别与两个支撑环61的连接部62上的凹槽63插接配合，第一支撑架64、第二支撑架65通过插孔67插接相连，将两个支撑环61连接成一个支撑夹具6，装配在燃气涡轮一级导向器的外环2内部靠近内环1端面处，形成支撑，减小热处理及冷却过程中外环1的收缩，避免因外环2的收缩影响叶片尾缘4与内环1之间的间隙大小。

一种燃气涡轮一级导向器装配方法，包括如下步骤：

A.将20片叶片3和20片叶片尾缘4固定相连，组成叶片组件。

B.抛光内环1和外环2上的叶型孔，将叶片3的两端分别插入内环1和外环2上相应叶型孔的叶盆内；此时叶片尾缘4与内环1之间留有间隙，测量此时20组叶片尾缘4与内环1之间间隙尺寸。

C.在内环1与叶片尾缘4的间隙5内装入垫片，将叶片3与内环1进行焊接固定。

D.将叶片3与外环2进行焊接固定；完成后拆除叶片尾缘4与内环1之间的垫片；测量此时20组叶片尾缘4与内环1之间间隙尺寸。

E.在外环2内靠近内环1端面处安装支撑夹具6。

F.在氮气保护气氛炉内进行时效热处理，热处理温度为710±10℃，保温时间14小时，成后取出支撑夹具6，测量此时20组叶片尾缘4与内环1之间间隙尺寸。

选用的垫片为1Cr18Ni9Ti垫片，强度高，易于延展加工，价格低廉，垫片的形状与叶片尾缘4与内环1之间的间隙形状相匹配。考虑热处理的收缩变形，选用厚度为0.6mm的垫片，焊接时对内环1与叶片尾缘4之间的间隙5起支撑作用，可以有效避免外环2、内环1在焊接时的收缩变形影响间隙5的大小。

在步骤C中，在叶片3与内环1进行焊接固定之前，先将叶片3与内环1进行定位焊接，再焊接试验件并检测，待试验件检测合格后再对叶片3与内环1进行焊接，确保焊接效果。

在步骤D中，在叶片3与外环2进行焊接固定之前，先将叶片3与外环2进行定位焊接，同样再焊接试验件并检测，待试验件检测合格后再对叶片3与外环2进行焊接，确保焊接效果。

在装配过程中，在步骤B、步骤D、步骤F分别测量了焊接前、热处理前、热处理后20处叶片尾缘4与内环1之间的间隙尺寸，测得的数据参见表1，热处理后叶片尾缘4与内环1之间的间隙尺寸全部处在0.33mm至0.43mm之间，符合0.3mm至0.5mm的装配要求，装配合格率100%，彻底解决了装配合格率低的问题。

表1叶片尾缘与内环之间的间隙尺寸

表1 叶片尾缘与内环之间的间隙尺寸

顺序号	焊接前间隙/mm	热处理前间隙/mm	热处理后间隙/mm
				1	0.46	0.43	0.40
2	0.44	0.42	0.38
				3	0.45	0.46	0.41
4	0.45	0.42	0.40
				5	0.43	0.45	0.41
6	0.46	0.47	0.43
				7	0.47	0.49	0.42
8	0.44	0.45	0.39
				9	0.49	0.46	0.34
10	0.48	0.45	0.36
				11	0.42	0.46	0.34
12	0.43	0.47	0.35
				13	0.41	0.46	0.37
14	0.45	0.48	0.38
				15	0.46	0.45	0.39
16	0.35	0.38	0.33
				17	0.45	0.42	0.39
18	0.49	0.46	0.38
				19	0.43	0.45	0.39
20	0.41	0.40	0.36

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种燃气涡轮一级导向器，其采用如下装配方法制得，其特征在于，所述的装配方法包括如下步骤：

A.将叶片（3）和叶片尾缘（4）固定相连，组成叶片组件；

B.抛光内环（1）和外环（2）上的叶型孔，将叶片（3）的两端分别插入所述内环（1）和外环（2）相应的叶型孔的叶盆内；此时叶片尾缘（4）与内环（1）之间留有间隙；

C.在内环（1）与叶片尾缘（4）的间隙（5）内装入垫片，将叶片（3）与内环（1）进行焊接固定；

D.将叶片（3）与外环（2）进行焊接固定；完成后拆除叶片尾缘（4）与内环（1）之间的垫片；

E.在所述外环（2）内部靠近所述内环（1）端面处安装支撑夹具（6）；

F.进行时效热处理，完成后取出支撑夹具（6），得到燃气涡轮一级导向器并进行检验；

所述的支撑夹具包括：第一支撑架（64）、第二支撑架（65），使用时凹面相向且对称设置的一对半环形的支撑环（61），所述第一支撑架（64）、第二支撑架（65）插接配合后形成整体呈条形的支撑组件，该支撑组件的两端分别与所述一对支撑环（61）的内侧中部插接配合，将所述支撑环（61）连接成支撑夹具；

所述第一支撑架（64）的一端设有凸出部（66），另一端设有插孔（67），所述第二支撑架（65）的一端同样设有凸出部（66），所述第二支撑架（65）的另一端插接配合在所述第一支撑架（64）的插孔内（67），所述凸出部（66）插接配合在所述支撑环（61）连接部（62）的凹槽（63）内。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮一级导向器，其特征在于，所述支撑夹具（6）的外径与所述外环（2）内部靠近所述内环（1）端面处的内径相同。