CN110977323A - 一种航空发动机筋板类零件修复方法 - Google Patents

Abstract

一种航空发动机筋板类零件修复方法，属于航空发动机零件性能恢复技术领域。所述航空发动机筋板类零件修复方法，包括如下步骤：S1、零件检查，对带有裂纹的筋板类零件进行荧光检查，确定裂纹位置和长度；S2、去除裂纹，打磨裂纹，并沿着裂纹长度方向打磨出宽度为1‑1.5mm的通槽，在所述通槽沿长度方向的两侧开坡口，去除坡口及其四周表面的氧化物；S3、焊接修复，采用直流快频次脉冲焊；S4、消除焊接应力热处理；S5、焊后检查，对焊缝处进行荧光检查和X光检查。所述航空发动机筋板类零件修复方法，该修复方法有效、可靠、可操作性强、焊接参数稳定、工艺简单，能够有效解决航空发动机筋板类零件裂纹修复问题。

Description

一种航空发动机筋板类零件修复方法

技术领域

本发明涉及航空发动机零件性能恢复技术领域，特别涉及一种航空发动机筋板类零件修复方法。

背景技术

航空发动机收扩喷管上筋板类零件出现裂纹故障，由于没有合适的修复方法而报废，报废率为50％，如果维修只能采用换装新品零件修理，修理成本高。该筋板类零件由K424材料精铸而成，工作温度为400-800℃，在发动机工作中受到热载荷、气动力、机械振动等作用，由于收扩喷管部件为热端部件，筋板类零件在热载荷、振动载荷作用下，容易产生裂纹、烧蚀故障，其中以裂纹故障最为常见，故障位置主要集中在零件竖肋的弯角处，在槽竖肋、边缘肋也有一定数量的裂纹故障。对于裂纹故障通常用焊接方法进行修复，由于K424合金焊接性差，常规氩弧焊、脉冲氩弧焊以及微束等离子焊接等方法焊修后易出现裂纹、气孔、龟裂等缺陷，无法满足装机使用要求，到目前为止，对K424合金筋板类零件没有有效的焊接修复方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种航空发动机筋板类零件修复方法，该修复方法有效、可靠、可操作性强、焊接参数稳定、工艺简单，能够有效解决航空发动机筋板类零件裂纹修复问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种航空发动机筋板类零件修复方法，包括如下步骤：

S1、零件检查，对带有裂纹的筋板类零件进行荧光检查，确定裂纹位置和长度；

S2、去除裂纹，打磨裂纹，并打磨出宽度为1-1.5mm的通槽，在所述通槽的两侧开坡口，去除坡口及其四周表面的氧化物；

S3、焊接修复，采用直流快频次脉冲焊，包括如下步骤：

S3.1、在筋板类零件背面吹氩气，其氩气流量：(10～20)L/min；

S3.2、采用焊枪焊接通槽，焊接工艺参数如下：

快频焊接参数：电流种类：直流、正极性；电流强度：45-55A；脉冲频率：20KHz；

主电流焊接参数：电流种类：直流、正极性；电流强度：35-55A；

在筋板类零件正面吹氩气，其氩气流量：(10～15)L/min；电极：钨极；钨极直径：Ф1.2；焊料：HGH3128Ф1.0～Ф1.6mm；

S4、消除焊接应力热处理；

S5、焊后检查，对焊缝处进行荧光检查和X光检查。

所述步骤S2中，采用厚度1mm的砂轮片打磨裂纹，并打磨出通槽，采用

合金旋转锉开坡口并去除坡口及其四周表面的氧化物。

所述步骤S3中，在筋板类零件正面吹氩气是指吹氩气的方向与焊枪的方向相同，在筋板类零件背面吹氩气是指吹氩气的方向与焊枪的方向相对。

所述步骤S4中，消除焊接应力热处理具体包括：把焊后的筋板类零件放入真空炉中，炉内加温760℃±10℃，保温2-2.5小时，随炉冷至300℃以下，空冷。

所述步骤S3.1中，采用三角形保护装置或者直角保护装置对筋板类零件背面吹氩气；

所述三角形保护装置包括三角形保护罩、导气管、流量阀、封面板、镍网和填充物，所述三角形保护罩为顶部开口的三角形立体结构，其顶部开口处设置有带有出气孔的封面板，所述出气孔正对筋板类零件的背面，用于使氩气连续稳定输出，所述三角形保护罩内部设置有填充物和镍网，所述镍网靠近所述封面板设置，设置有若干个通气孔的所述导气管插入三角形保护罩的填充物，用于使氩气进入到填充物内，所述导气管与氩气瓶连接，并且导气管设置有流量阀；

所述直角保护装置包括直角保护罩、导气管、流量阀、封面板、镍网和填充物，所述直角保护罩为顶部开口的长方体结构，其顶部开口处设置有带有出气孔的封面板，所述出气孔正对筋板类零件的背面和侧面，用于使氩气连续稳定输出，所述直角保护罩内部设置有填充物和镍网，所述镍网靠近所述封面板设置，设置有若干个通气孔的所述导气管插入直角保护罩的填充物，用于使氩气进入到填充物内，所述导气管与氩气瓶连接，并且导气管设置有流量阀。

所述步骤S3.2中，所述焊枪设置有焊枪保护罩，所述焊枪保护罩设置在喷嘴的外部，并且焊枪保护罩设置有镍网，使焊枪喷嘴吹出的氩气经镍网吹向筋板类零件正面，用于使氩气连续稳定输出。

本发明的有益效果：

1)本发明采用直流快频次脉冲焊方法对筋板类零件裂纹故障进行修复，使原本只能报废的零件恢复使用功能，可以重新装机使用，解决了航空发动机筋板类零件0修复率的问题，降低维修成本，降低维修成本，减轻因换件给零件加工单位带来的生产压力，具有巨大的经济效益及社会效益；

2)通过本发明方法修复的航空发动机筋板类零件通过装机、使用，结果证明零件使用情况良好，满足使用要求，本发明的修复方法有效、可靠；

3)本发明的方法可操作性强，焊接参数稳定，工艺简单且成熟度高，可广泛的应用于航空发动机K424合金筋板类零件裂纹缺陷的焊接修复，应用前景广阔；

4)每台航空发动机筋板类零件的报废率为50％，通过使用本发明可将报废率降低到30％以下。

本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的航空发动机筋板类零件修复方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的带有裂纹的筋板类零件的示意图；

图3是本发明实施例提供的去除裂纹后的筋板类零件的示意图；

图4是本发明实施例提供的三角形保护装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的三角形保护装置的剖视示意图；

图6是本发明实施例提供的直角保护装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的直角保护装置的剖视示意图；

图8是本发明实施例提供的焊枪保护罩的结构示意图。

图中：

1-裂纹，2-通槽，3-筋板类零件，4-边缘肋，5-三角形保护罩，6-导气管，7-流量阀，8-封面板，9-镍网，10-填充物，11-直角保护罩，12-焊枪保护罩，13-喷嘴，14-焊枪，15-气把。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

为了解决现有技术存在的问题，如图1所示，本发明实施例提供了一种航空发动机筋板类零件3修复方法，该修复方法有效、可靠、可操作性强、焊接参数稳定、工艺简单，能够有效解决航空发动机筋板类零件3裂纹1修复问题。

如图1所示，一种航空发动机筋板类零件3修复方法，包括如下步骤：

S1、如图2所示，零件检查，对带有裂纹1的筋板类零件3进行荧光检查，确定裂纹1位置和长度；

对筋板类零件3比如收扩段调节片进行荧光检查，确定裂纹1位置和长度，如果存在多个裂纹1，可以多个裂纹1同时处理。

S2、如图3所示，去除裂纹1，打磨裂纹1，并沿着裂纹1长度方向打磨出宽度为1-1.5mm的通槽2，在通槽2沿长度方向的两侧开坡口，去除坡口及其四周表面的氧化物，具体为：采用厚度1mm的砂轮片打磨裂纹1，并打磨出通槽2，采用

合金旋转锉开坡口并去除坡口及其四周表面的氧化物。

比如去除筋板类零件3槽竖肋或边缘肋4的裂纹1，采用砂轮片打磨裂纹1并打磨出通槽2，无论裂纹1是否贯穿槽竖肋或边缘肋4，开通槽2的时候都要打透，保证零件受热均匀，才能实现对K424合金筋板类零件3的有效焊接，提高焊接成功率，并且打磨时应严格控制砂轮片的打磨方向和角度，砂轮片跟槽竖肋或边缘肋4垂直，以保证槽的宽度和深度，即将裂纹1全部去除，如果宽度过大，焊接过程中热输入越大，将导致焊接收缩系数变大，焊接变形量增大，导致零件热影响区组织疏松、焊接区域薄弱位置容易形成焊接裂纹1，槽的长度应长于裂纹1长度，避免裂纹1去除的不彻底，形成裂纹源。采用

合金旋转锉开坡口并去除坡口及其四周表面的氧化物，直至呈现金属光泽，之后可以通过荧光检查确定裂纹1完全去除。

S3、焊接修复，采用直流快频次脉冲焊，包括如下步骤：

S3.1、在筋板类零件3背面吹氩气，其氩气流量：(10～20)L/min；

具体方式为：采用三角形保护装置或者直角保护装置对筋板类零件3背面吹氩气，三角形保护装置焊接修复中间肋，直角保护装置用于焊接修复边缘肋4；

如图4和图5所示，三角形保护装置包括三角形保护罩5、导气管6、流量阀7、封面板8、镍网9和填充物10，三角形保护罩5为顶部开口的三角形立体结构，具体设置为：三角形保护罩5的底部为三角形平板，其侧面为与三角形平板垂直设置的平板，其顶部开口用于焊接修复中间肋时吹氩气；其顶部开口处设置有带有出气孔的封面板8，出气孔正对筋板类零件3的背面，用于使氩气连续稳定输出，三角形保护罩5内部设置有填充物10和镍网9，镍网9靠近封面板8设置，镍网9和封面板8为平面结构，导气管6靠近三角形保护罩5底部的一侧设置有若干个通气孔，设置有若干个通气孔的导气管6插入三角形保护罩5的填充物10，用于使氩气进入到填充物10内，导气管6与氩气瓶连接，并且导气管6设置有流量阀7；图5中的箭头表示氩气的流动方向，即氩气从氩气瓶经流量阀7、导气管6的通气孔进入到填充物10内，再经过镍网9和封面板8到筋板类零件3待修复位置周围进行氩气保护；

如图6和图7所示，直角保护装置包括直角保护罩11、导气管6、流量阀7、封面板8、镍网9和填充物10，直角保护罩11为顶部开口的长方体结构，用于焊接修复边缘肋4时吹氩气，顶部开口处设置有封面板8，封面板8和镍网9为直角形结构，封面板8和镍网9的具体形状可根据需要进行氩气保护的焊接零件的形状进行改变，封面板8设置有出气孔正对筋板类零件3的背面，用于使氩气连续稳定输出，直角保护罩11内部设置有填充物10和镍网9，镍网9靠近封面板8设置，镍网9可以根据实际情况可设置多层；导气管6插入直角保护罩11的填充物10内，导气管6靠近直角保护罩11底部的一侧设置有若干个通气孔，用于使氩气进入到填充物10内，导气管6与氩气瓶连接，并且导气管6设置有流量阀7，图7中的箭头表示氩气的流动方向，即氩气从氩气瓶经流量阀7、导气管6的通气孔进入到填充物10内，再经过镍网9和封面板8到筋板类零件3待修复位置周围进行氩气保护；

本实施例中，填充物10为钢丝，封面板8为带出气孔的铜板。

S3.2、采用焊枪14焊接通槽2，焊接工艺参数如下：

快频焊接参数：电流种类：直流、正极性；电流强度：45-55A；脉冲频率：20KHz；

主电流焊接参数：电流种类：直流、正极性；电流强度：35-55A；

在筋板类零件3正面吹氩气，其氩气流量：(10～15)L/min；电极：钨极；钨极直径：Ф1.2；焊料：HGH3128Ф1.0～Ф1.6mm；

如图8所示，在焊枪14焊接的过程中，焊枪14设置有焊枪保护罩12，焊枪保护罩12设置在喷嘴13的外部，并且与焊枪14连接，焊枪保护罩12可为一端开口的圆筒结构，焊枪保护罩12设置有镍网9，镍网9设置在焊枪保护罩12远离焊枪14的一侧，镍网9可以设置多层，使焊枪14的喷嘴13吹出的氩气经镍网9吹向筋板类零件3正面，用于使氩气连续稳定输出，即氩气经气把15、喷嘴13、镍网9吹出。

步骤S3中，在筋板类零件3正面吹氩气是指吹氩气的方向与焊枪14的方向相同，在筋板类零件3背面吹氩气是指吹氩气的方向与焊枪14的方向相对。

焊接前，在筋板类零件3背面吹氩气，使通槽2及其四周充满氩气，形成真空区域，防止零件表面氧化，焊接时，在筋板类零件3正面和背面均吹氩气，在通槽2及其四周充满氩气形成真空区域，进一步避免零件表面氧化，保证焊接有效，正面和背面的氩气均由氩气瓶提供。利用焊机高频率的脉冲所产生磁场，收缩焊接电弧宽度，达到减少热量输出的理想性能，在熔化金属瞬时降温，减低热量影响区而提高焊接质量，避免了常规焊接方法焊接后出现的裂纹、气孔、龟裂等缺陷。

S4、消除焊接应力热处理；

消除焊接应力热处理具体包括：把焊后的筋板类零件3放入真空炉中，炉内加温760℃±10℃，保温2-2.5小时，随炉冷至300℃以下，空冷。

S5、焊后检查，对焊缝处进行荧光检查和X光检查。

采用本发明的航空发动机筋板类零件3修复方法，保证零件焊接成功率在60-70％，解决该零件焊接时出现裂纹1问题。通过直流快频次脉冲焊接能有效的控制在焊接过程中输入的热量，减低热量影响区而提高焊接质量，避免了常规焊接方法焊接后出现的裂纹、气孔、龟裂等缺陷。通过对筋板类零件3的焊接修复，使原本只能报废的零件可以重新装机使用，解决了K424筋板类零件30修复率的问题，节约了修理成本，减轻了K424合金筋板类零件3加工单位的生产压力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种航空发动机筋板类零件修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、零件检查，对带有裂纹的筋板类零件进行荧光检查，确定裂纹位置和长度；

S2、去除裂纹，打磨裂纹，并打磨出宽度为1-1.5mm的通槽，在所述通槽的两侧开坡口，去除坡口及其四周表面的氧化物；

S3、焊接修复，采用直流快频次脉冲焊，包括如下步骤：

S3.1、在筋板类零件背面吹氩气，其氩气流量：(10～20)L/min；

S3.2、采用焊枪焊接通槽，焊接工艺参数如下：

快频焊接参数：电流种类：直流、正极性；电流强度：45-55A；脉冲频率：20KHz；

主电流焊接参数：电流种类：直流、正极性；电流强度：35-55A；

在筋板类零件正面吹氩气，其氩气流量：(10～15)L/min；电极：钨极；钨极直径：Ф1.2；焊料：HGH3128Ф1.0～Ф1.6mm；

S4、消除焊接应力热处理；

S5、焊后检查，对焊缝处进行荧光检查和X光检查。

2.根据权利要求1所述的航空发动机筋板类零件修复方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用厚度1mm的砂轮片打磨裂纹，并打磨出通槽，采用

合金旋转锉开坡口并去除坡口及其四周表面的氧化物。

3.根据权利要求1所述的航空发动机筋板类零件修复方法，其特征在于，所述步骤S3中，在筋板类零件正面吹氩气是指吹氩气的方向与焊枪的方向相同，在筋板类零件背面吹氩气是指吹氩气的方向与焊枪的方向相对。

4.根据权利要求1所述的航空发动机筋板类零件修复方法，其特征在于，所述步骤S4中，消除焊接应力热处理具体包括：把焊后的筋板类零件放入真空炉中，炉内加温760℃±10℃，保温2-2.5小时，随炉冷至300℃以下，空冷。

5.根据权利要求1所述的航空发动机筋板类零件修复方法，其特征在于，所述步骤S3.1中，采用三角形保护装置或者直角保护装置对筋板类零件背面吹氩气；

所述三角形保护装置包括三角形保护罩、导气管、流量阀、封面板、镍网和填充物，所述三角形保护罩为顶部开口的三角形立体结构，其顶部开口处设置有带有出气孔的封面板，所述出气孔正对筋板类零件的背面，用于使氩气连续稳定输出，所述三角形保护罩内部设置有填充物和镍网，所述镍网靠近所述封面板设置，设置有若干个通气孔的所述导气管插入三角形保护罩的填充物，用于使氩气进入到填充物内，所述导气管与氩气瓶连接，并且导气管设置有流量阀；

所述直角保护装置包括直角保护罩、导气管、流量阀、封面板、镍网和填充物，所述直角保护罩为顶部开口的长方体结构，其顶部开口处设置有带有出气孔的封面板，所述出气孔正对筋板类零件的背面和侧面，用于使氩气连续稳定输出，所述直角保护罩内部设置有填充物和镍网，所述镍网靠近所述封面板设置，设置有若干个通气孔的所述导气管插入直角保护罩的填充物，用于使氩气进入到填充物内，所述导气管与氩气瓶连接，并且导气管设置有流量阀。

6.根据权利要求1所述的航空发动机筋板类零件修复方法，其特征在于，所述步骤S3.2中，所述焊枪设置有焊枪保护罩，所述焊枪保护罩设置在喷嘴的外部，并且焊枪保护罩设置有镍网，使焊枪喷嘴吹出的氩气经镍网吹向筋板类零件正面，用于使氩气连续稳定输出。

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