CN115647567A - 一种钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于线性摩擦焊接技术领域，特别是涉及一种钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法。根据叶片焊接截面形状，向外扩展焊接预留加工量，形成初步焊接面轮廓线；检查初步设计焊接面轮廓线，是否存在轮廓线中某部分在两点连线直线凹进去范围内；如果不存在，焊接面设计合格，进行工艺试验；如果存在，需要对相关轮廓线部分进行直线连接，并对两端节点部分进行曲线拟合，实现圆滑过渡，保证在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外；轮廓线修正后，进行工艺试验。本发明通过对钛合金试验件焊接面形状进行设计控制，从而保证钛合金试验件线性摩擦焊不会产生未焊合缺陷，提高产品焊接质量。

Description

一种钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法

技术领域

本发明属于线性摩擦焊接技术领域，特别是涉及一种钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法。

背景技术

线性摩擦焊技术以其节省原材料、缩短加工周期、焊缝质量好等优势，成为国外四代战机整体叶盘的主流制造技术之一。美国GE、PW、法国SNECMA、英国RR等航空发动机公司都采用了线性摩擦焊技术，用于整体叶盘零件制造。

中国专利公开号CN109175673A，提出了一种叶片线性摩擦焊接接头质量控制方法，该方法包括：截取焊接位置高度处的叶片截面；对叶片截面厚度最大的位置两侧进行偏移；以偏移后的两侧之间的最大距离为直径绘制圆圈，圆圈的圆心为所述偏移后的两侧之间的最大距离线段的中点；将圆圈的圆心沿着叶片截面的中心线运动形成轮廓轨迹；将轮廓轨迹中的所有圆圈位于叶片截面两侧的最远点进行连线，连线后的两条线段与叶片截面两端的圆圈所围成的区域为焊接的截面区域。

如图1所示，钛合金整体叶盘线性摩擦焊焊接面是在叶片靠近盘体位置截取一个平面，此焊接面与叶片扭曲角度关联，为不规则形状。当焊接面设计不合理时，就容易产生部分区域未焊合缺陷，从而导致焊接接头不合格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，通过对钛合金试验件焊接面形状进行设计控制，从而保证钛合金试验件线性摩擦焊不会产生未焊合缺陷，提高产品焊接质量。

本发明的技术方案是：

一种钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外。

所述的钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，在设计整体叶盘线性摩擦焊焊接面时，根据叶片截面形状设计，在叶片截面预留加工量，最后形成焊接面轮廓线。

所述的钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，对轮廓线进行检查，在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外，有不在轮廓线连点直接直线之外的，进行曲线修改拟合，保证凸出在两点连接直线之外。

所述的钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，包括如下步骤：

(1)根据叶片焊接截面形状，向外扩展焊接预留加工量，形成初步焊接面轮廓线；

(2)检查初步设计焊接面轮廓线，是否存在轮廓线中某部分在两点连线直线凹进去范围内；

(3)如果不存在轮廓线中某部分在两点连线直线凹进去范围内的情况，焊接面设计合格，进行工艺试验；

(4)如果存在轮廓线中某部分在两点连线直线凹进去范围内的情况，需要对相关轮廓线部分进行直线连接，并对两端节点部分进行曲线拟合，实现圆滑过渡，保证在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外；

(5)轮廓线修正后，进行工艺试验。

本发明的设计思想是：

在线性摩擦焊过程中，焊接面各处焊接温度并不是完全相同，摩擦做功多的地方温度更高，靠近边缘地方温度较低。如果焊接温度达不到焊合温度，则在部分区域没有达到冶金结合，形成未焊合缺陷。

加大焊接能量输入是一种解决方法，本发明是从焊接面结构设计出发，尽量使焊接面温度均匀化，从而避免产生未焊合缺陷。具体焊接面设计原则方法为：在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外。本发明通过对钛合金试验件焊接面形状进行设计控制，从而保证钛合金试验件线性摩擦焊不会产生未焊合缺陷，提高产品焊接质量。

本发明明技术方案所带来的有益效果是：

1、本发明对焊接面形状进行设计控制，杜绝线性摩擦焊未焊合缺陷，减少焊接工艺优化试验次数。

2、线性摩擦焊技术主要应用于钛合金整体叶盘制造及修复，另外也适用于部分结构件焊接。世界先进航空发动机整体叶盘多采用线性摩擦焊技术。因此，钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法能够很好地保证航空发动机零件生产质量，提高经济效益。

附图说明

图1.整体叶盘线性摩擦焊焊接面示意图。

图2.整体叶盘线性摩擦焊焊接面不合理设计示意图。

图3.整体叶盘线性摩擦焊焊接面修正后设计示意图。

具体实施方式

在设计整体叶盘线性摩擦焊焊接面时，根据叶片截面形状设计，在叶片截面预留加工量，最后形成焊接面轮廓线。对轮廓线进行检查，在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外，有不在轮廓线连点直接直线之外的，进行曲线修改拟合，保证凸出在两点连接直线之外。如图2所示，AB两点之间轮廓线设计在两点连接直线之内，就不是最优焊接面，需要修正。

如图1-图3所示，本发明钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法如下：

1、首先，根据叶片焊接截面形状，向外扩展一定的焊接预留加工量，形成初步焊接面轮廓线，预留量根据焊接工艺而定，一般情况下预留量为1～3mm。

2、检查初步设计焊接面轮廓线，是否存在如图2所示情况，轮廓线中某部分在两点连线直线凹进去范围内。

3、如果不存在，焊接面设计合格，可以进行工艺试验。

4、如果存在图2情况，需要对相关轮廓线部分进行直线连接，并对两端节点部分进行曲线拟合，圆滑过渡。如图3所示，保证在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外。

5、轮廓线修正后，可进行工艺试验。

实施结果表明，本发明对焊接面形状进行设计控制，杜绝线性摩擦焊未焊合缺陷，减少焊接工艺优化试验次数。焊接面设计更合理，可以降低焊接热输入量，焊接接头质量更优。按1种零件焊接减少5次焊接优化试验计算，1次焊接优化试验10000元，1个焊接零件就能节省10000元×5＝50000元。

Claims (4)

1.一种钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，其特征在于，在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外。

2.按照权利要求1所述的钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，其特征在于，在设计整体叶盘线性摩擦焊焊接面时，根据叶片截面形状设计，在叶片截面预留加工量，最后形成焊接面轮廓线。

3.按照权利要求2所述的钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，其特征在于，对轮廓线进行检查，在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外，有不在轮廓线连点直接直线之外的，进行曲线修改拟合，保证凸出在两点连接直线之外。

4.按照权利要求1至3之一所述的钛合金线性摩擦焊接接头缺陷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据叶片焊接截面形状，向外扩展焊接预留加工量，形成初步焊接面轮廓线；

(2)检查初步设计焊接面轮廓线，是否存在轮廓线中某部分在两点连线直线凹进去范围内；

(3)如果不存在轮廓线中某部分在两点连线直线凹进去范围内的情况，焊接面设计合格，进行工艺试验；

(4)如果存在轮廓线中某部分在两点连线直线凹进去范围内的情况，需要对相关轮廓线部分进行直线连接，并对两端节点部分进行曲线拟合，实现圆滑过渡，保证在焊接面边缘的任意两点间，焊接面轮廓线应凸出在两点之间直线之外；

(5)轮廓线修正后，进行工艺试验。

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