CN110293306A - 一种燃烧室机匣的电子束焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种燃烧室机匣的电子束焊方法，该方法针对对接结构零件焊接以及燃烧室机匣零件加工工艺的特点，在对接零件加工时，在其焊接端的侧壁上预加工预留结构，同时在主体零件的焊接端预加工锁底结构，通过预留结构和锁底结构将对接零件和主体零件进行连接后，进行电子束焊，带焊接完成后，切削预留结构和锁底结构，至此完成燃烧室机匣的焊接。该方法解决了无损检测时荧光液残留的残留问题，避免检测误报，并有效地解决了因锁底结构处产生的材料残留，消除了燃烧室机匣零件在焊接接头处产生裂纹的裂纹源，提高了零件质量，提高了零件加工效率。

Description

一种燃烧室机匣的电子束焊方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体为一种燃烧室机匣的电子束焊方法。

背景技术

目前飞机的燃烧室机匣一般由多个零件焊接而成，因燃烧室机匣是发动机上的重要部件，对零件强度、焊缝强度、零件质量以及质量稳定性要求非常高，而电子束焊接能使焊缝处(焊接接头)的强度达到母材的80％以上，因此，航空发动机零件的焊接以采用电子束焊接为主。

受零件尺寸精度和零件结构的影响，燃烧室机匣一般将准备焊接的主体零件2的大部分部位加工到最终尺寸要求，仅在焊接接头处预留出锁底结构3，参阅图1，而对接零件1的尺寸直接加工到图纸要求，再进行两个零件的焊接。待焊接完成后，加工去除预留出的锁底结构，然后再对焊缝4处做X光、荧光等无损检测，无损检测合格后，燃烧室机匣加工完成。

但对于采用对接结构焊接的两个零件，其焊接接头一般采用单边整体填料5锁底结构型式，参阅图2，，焊接完成后，加工焊缝处零件尺寸，继而进行X光、荧光等无损检测。但在加工去除锁底结构3时，因不能伤及对接零件1的基体，同时受锁底结构3处转接凹R的影响，参阅图4，主体零件2上的锁底结构3不能完全去除，经常会在焊接接头的锁底结构3与对接零件1的相交点处出现小于0.05mm的材料残留6无法去除也不易发现，这些残留材料6与对接零件1之间会有一个非常小的间隙，即荧光液残留区7，在进行焊缝荧光检查时，荧光液残留在该区域，详见图3，产生荧光显现，造成焊缝质量有缺陷的误判，同时该残留材料6也是发动机零件产生裂纹的裂纹源，对发动机质量影响很大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种燃烧室机匣的电子束焊方法，消除了锁底结构的材料残留以及荧光液残留区，解决了无损检测的误报问题，同时提高了燃烧室机匣的质量。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种燃烧室机匣的电子束焊方法，包括以下步骤；

S1、在对接零件焊接端的外侧壁加工预留结构，预留结构的底面与对接零件焊接面平齐；

S2、在主体零件焊接端的端部加工锁底结构，并且对接零件的预留结构能够匹配装在锁底结构中；

S3、将对接零件的焊接面和主体零件的焊接面对接，并使对接零件的预留结构配装入锁底结构中；

S4、采用电子束焊对主体零件和对接零件的焊接端进行焊接；

S5、取消预留结构和锁底结构，完成燃烧室机匣的焊接。

优选的，步骤S1中所述的预留结构为设置在对接零件焊接端外侧壁的环状凸台，环状凸台的底面与对接零件的焊接端平齐，预留结构的顶面与对接零件的外侧壁平滑过渡连接。

优选的，所述预留结构的顶面为斜面。

优选的，所述环状凸台的壁厚为0.5～1mm，高度为1～1.5mm。

优选的，所述环状凸台的外侧壁为斜面。

优选的，步骤S2中所述的锁底结构为设置在主体零件焊接端的圆环，圆环的上端面高于主体零件的焊接面，圆环的内径与对接零件上预留结构的外径相匹配，圆环的下端面与主体零件的外侧壁平滑过渡连接。

优选的，所述锁底结构的壁厚为大3～4mm，圆环的上端面至主体零件焊接面的高度与预留结构的高度相同，锁底结构的总高度为2～3mm。

优选的，所述圆环的下端面为斜面。

优选的，步骤S5中取消预留结构和锁底结构的方法为，采用车削加工，切削预留结构和锁底结构。

优选的，采用数控车削加工进行切削时，首先确定走刀路线，然后编制数控加工程序，装夹燃烧室机匣并校准后进行自动切削。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种燃烧室机匣的电子束焊方法，根据对接结构零件电子束焊后无损检测时荧光显现产生的机理，在主体零件和对接零件的焊接端分别预加工了预留结构和优化后的锁底结构，并将其配装在一起，进而使荧光液残留区7的直径大于对接零件的直径，焊接后通过车削将荧光液残留区完全去掉，解决了无损检测时荧光液残留的残留问题，避免检测误报，同时，车削时以对接零件和主体零件的外壁为基准，能够将预留结构和锁底结构完全去掉，有效地解决了因锁底结构处产生的材料残留，消除了燃烧室机匣零件在焊接接头处产生裂纹的裂纹源，提高了零件质量，并提高了零件加工效率。

附图说明

图1为现有对接零件和主体零件的焊接结构示意图；

图2为现有对接零件和主体零件的填料示意图；

图3为现有锁底结构的材料残留示意图；

图4为图3的局部放大图；

图5为对接零件和主体零件焊接后的结构示意图；

图6为本发明对接零件的预留结构示意图；

图7为本发明锁底结构的示意图；

图8为本发明刀路轨迹图。

图中：1、对接零件；2、主体零件；3、锁底结构；4、焊缝；5、填料；6、材料残留；7、荧光液残留区；8、预留结构；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

一种燃烧室机匣的电子束焊方法，包括以下步骤；

步骤1、在对接零件1焊接端的外侧壁加工预留结构8。

参见图6，燃烧室机匣为回转体结构，即为空心圆柱体、椎体或空心台阶轴，因此，对接零件1的焊接端为圆形结构，在加工对接零件1焊接端的外壁时，在其焊接端的外壁加工一个预留结构8，预留结构8为环状凸台结构，预留结构8的底面与对接零件1的焊接端平齐，预留结构8的顶面与对接零件1的侧壁平滑过渡连接。

在预留结构的壁厚为0.5～1mm，高度为1～1.5mm。

预留结构8的顶面为斜面。

步骤2、在主体零件2焊接端的端部设置锁底结构，并且对接零件1的预留结构能够匹配装在锁底结构中。

依据对接零件增加的预留结构，设计主体零件的锁底结构，使其适应对接零件的预留结构，并满足焊接间隙要求。

该锁底结构为设置在主体零件2焊接端的圆环，圆环的上端面伸出主体零件2的焊接面，圆环的内径与对接零件1上预留结构的外径相同，圆环的下端面与主体零件2的外侧壁平滑过渡连接。

锁底结构的壁厚为3～4mm，圆环的上端面至主体零件2焊接面的高度与预留结构的高度相同，锁底结构的总高度为2～3mm。

该锁底结构3和主体零件2一体加工成型，在主体零件2时，在其焊接端加成成型锁底结构。

步骤3、将对接零件1的焊接面和主体零件2的焊接面对接，并使对接零件1的预留结构配装入锁底结构中。

参见图7，在安装过程中，预留结构和锁底结构能够对对接零件1和主体零件2进行周向定位，防止在焊接过程中移动，提高焊接质量。

进一步为了提高对接零件1和主体零件2的配装效率，可以将预留结构的外壁设置为斜面，能够使对接零件1快速配装至锁底结构中。

步骤4、采用电子束焊对主体零件2和对接零件1进行焊接。

步骤5、切削预留结构和锁底结构后，主体零件2和对接零件焊接完成。

采用数控车削加工，切削预留结构和锁底结构；首先确定焊缝的走刀路线，编制数控加工程序，装夹焊接后的主体零件2和对接零件1后进行自动切削。用数控车床，依据图8的走刀轨迹，一次将焊缝处预留的加工余量，采用分层车削的方式加工至图纸要求，加工后的结构如图5所示。

也可采用手动进行切削，采用分层车削的加工方式将焊缝处尺寸加工至零件图纸要求。

本发明提供的一种燃烧室机匣的电子束焊方法，该方法针对对接结构零件焊接以及燃烧室机匣零件加工工艺的特点，在对接零件加工时，在其焊接端的侧壁上预加工预留结构，同时在主体零件的焊接端预加工锁底结构，通过预留结构和锁底结构将对接零件和主体零件进行连接后，进行电子束焊，带焊接完成后，切削预留结构和锁底结构，至此完成燃烧室机匣的焊接。

本发明根据对接结构零件电子束焊接荧光显现产生的机理，在主体零件和对接零件的焊接端分别预加工了预留结构和优化后的锁底结构，并将其配装在一起，进而使荧光液残留区7的直径大于对接零件的直径，焊接后通过车削将荧光液残留区7完全去掉，解决了无损检测时荧光液残留的残留问题，避免检测误报，同时，车削时以对接零件和主体零件的外壁为基准，能够将预留结构和锁底结构完全去掉，有效地解决了因锁底结构处产生的材料残留，消除了燃烧室机匣零件在焊接接头处产生裂纹的裂纹源，提高了零件质量，提高了零件加工效率。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，包括以下步骤；

S1、在对接零件(1)焊接端的外侧壁加工预留结构(8)，预留结构(8)的底面与对接零件(1)焊接面平齐；

S2、在主体零件(2)焊接端的端部加工锁底结构，并且对接零件(1)的预留结构能够配装在锁底结构(3)中；

S3、将对接零件(1)的焊接面和主体零件(2)的焊接面对接，并使对接零件(1)的预留结构配装入锁底结构(3)中；

S4、采用电子束焊对主体零件(2)和对接零件(1)的焊接端进行焊接；

S5、取消预留结构(8)和锁底结构(3)，完成燃烧室机匣的焊接。

2.根据权利要求1所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，步骤S1中所述的预留结构(8)为设置在对接零件(1)焊接端外侧壁的环状凸台，环状凸台的底面与对接零件(1)的焊接端平齐，预留结构(8)的顶面与对接零件(1)的外侧壁平滑过渡连接。

3.根据权利要求2所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，所述预留结构(8)的顶面为斜面。

4.根据权利要求2所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，所述环状凸台的壁厚为0.5～1mm，高度为1～1.5mm。

5.根据权利要求2所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，所述环状凸台的外侧壁为斜面。

6.根据权利要求1所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，步骤S2中所述的锁底结构(3)为设置在主体零件(2)焊接端的圆环，圆环的上端面高于主体零件(2)的焊接面，圆环的内径与对接零件(1)上预留结构的外径相匹配，圆环的下端面与主体零件(2)的外侧壁平滑过渡连接。

7.根据权利要求6所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，所述锁底结构的壁厚为大3～4mm，圆环的上端面至主体零件(2)焊接面的高度与预留结构的高度相同，锁底结构的总高度为2～3mm。

8.根据权利要求6所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，所述圆环的下端面为斜面。

9.根据权利要求1所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，步骤S5中取消预留结构和锁底结构的方法为，采用车削加工，切削预留结构和锁底结构。

10.根据权利要求9所述燃烧室机匣的电子束焊方法，其特征在于，采用数控车削加工进行切削时，首先确定走刀路线，然后编制数控加工程序，装夹燃烧室机匣并校准后进行自动切削。