WO2021098035A1 - 一种航空发动机排气机匣焊接方法 - Google Patents

一种航空发动机排气机匣焊接方法 Download PDF

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余勇
解为刚
郑忠俊
叶�武
郭飞
张旭
赵劲
黎剑
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of sheet welding manufacturing of aeroengines, in particular to a combined welding method for an aeroengine exhaust casing.
  • the exhaust casing As shown in Figure 1, it is a key component of the engine, the exhaust casing. Its shape is ⁇ 300mm in diameter and 270mm in height. It is composed of multiple sheet metal parts, mounting edges, and mounting bases. The assembly is compact in space. , There are many welds, involving two welding processes, argon arc welding and resistance welding. The machining accuracy of the parts is required to be high, the dimensional accuracy of the mounting edge is 0.03mm, and the geometric tolerance accuracy is 0.01mm. The state of the components after welding is critical to whether the later machining can meet the design requirements.
  • the present invention aims to propose a combined welding method for the exhaust casing of an aeroengine to effectively control the deformation of the combined welding parts of the exhaust casing to ensure that the final delivered product of the exhaust casing meets the design requirements.
  • the structure of the aero engine exhaust casing is composed of an inner ring part, an outer ring part and a support plate.
  • the front mounting edge of the outer ring part of the outer ring is connected with the front section of the cylinder body by argon arc welding, the rear section of the cylinder body is connected with the front section of the cylinder body by argon arc welding, and the rear section of the cylinder body is connected with the rear mounting side of the outer ring by resistance welding;
  • the inner ring Part of the inner ring mounting side is connected with the central cone inclined section by argon arc welding, the central cone inclined section is connected with the exhaust pipe by argon arc welding, the central cone inclined section is connected with the reinforcing ring by argon arc welding;
  • the inner ring and the outer ring are connected by argon arc welding.
  • the parts are connected by argon arc welding of the supporting plate.
  • the argon arc welding mounting seat on the outer ring and the central exhaust hole processed on the part need
  • step 1.18 Connect the overlap in step 1.17 by argon arc welding, overlap the rear mounting edge of the outer ring with the assembly V, and complete the welding of the parts through the resistance welding connection at the overlap;
  • the present invention provides a process method for combined welding of aero-engine exhaust casings.
  • the method is a process with high efficiency, stable quality and reasonable welding through continuous exploration and summary. method.
  • the invention improves the welding efficiency of the exhaust casing and saves the cost of waste.
  • Figure 1 is a schematic diagram illustrating the welding sequence of the exhaust casing
  • Figure 2 is a schematic diagram illustrating the weld distribution of the exhaust casing
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of the connecting device of the two parts of the inner ring and the outer ring.
  • the structure of the aero engine exhaust casing is composed of an inner ring part, an outer ring part and a support plate.
  • the front mounting edge 1 of the outer ring of the outer ring is connected with the front section 3 of the cylinder body by argon arc welding
  • the rear section 6 of the cylinder body is connected with the front section 3 of the cylinder body by argon arc welding
  • the rear section 6 of the cylinder body passes through the rear mounting side 8 of the outer ring.
  • the mounting seat 4 is welded by argon arc welding on the outer ring, and the central vent hole processed on the part needs to extend through the narrow support plate and penetrate to the mounting edge 5 of the inner ring.
  • Reference plane 1A Take reference plane 1A as the reference car repair reference plane 1B, and drill the welding process bottom hole 3A on the front section 3 of the nozzle barrel based on the 1B plane, and the welding process bottom hole 3A is as shown in Fig. 3.
  • the holes 2C in the middle are the same size;
  • step 1.14 The butt joint of step 1.13 is welded into assembly III by argon arc welding;
  • step 1.16 At the argon arc welding seam No3 is welded by argon arc welding to form assembly IV;
  • the front mounting edge 1 of the outer ring and the mounting edge 5 of the inner ring are CNC machined, and the mounting seat 4 meets the requirements of the design drawing;

Abstract

一种航空发动机排气机匣焊接方法，通过合理安排组成内环和外环的外环前安装边(1)、支板(2)、筒体前段(3)、安装座(4)、内环安装边(5)、筒体后段(6)、中心锥斜段(7)、外环后安装边(8)、排气管(9)和加强环(10)的焊接顺序、焊接方式、装配顺序、基准选择等，克服了加工精度要求高、焊缝多、空间紧凑的问题，提高焊接质量，满足后续机械加工的要求。

Description

一种航空发动机排气机匣焊接方法 技术领域
本发明属于航空发动机钣焊制造技术领域，特别是一种航空发动机排气机匣组合焊接方法。
背景技术
如图1所示，为一种发动机的关键部件排气机匣，其外形为直径φ300mm、高270mm，由多个钣金件、安装边及安装座等零件组合焊接而成，该组件空间紧凑，焊缝多，涉及到氩弧焊及电阻焊两种焊接工艺。零件的加工精度要求高，安装边的尺寸精度为0.03mm，形位公差精度为0.01mm。组件焊接后的状态对后期机械加工能否满足设计要求至关重要。
排气机匣以前的组合焊接方法不成熟，组焊时定位精度不高，组焊后变形较大，导致机械加工后排气机匣经常出现超差情况，无法满足设计要求，直接影响着航空发动机后期的装配。为了提高组合焊接的质量、控制好焊接后的零件状态满足后续机械加工的要求，需要摸索出一条高效、稳定、合理的焊接工艺路线，保证产品质量，为航空发动机的快速发展奠定坚实的基础。
发明内容
本发明旨在针对排气机匣，提出一种航空发动机排气机匣的组合焊接方法，有效控制排气机匣组合焊接件的变形，以保证排气机匣最终交付产品满足设计要求。
本发明采用的技术方案如下：
航空发动机排气机匣的结构由内环部份、外环部份及支板等组成。外环部份外环前安装边与筒体前段通过氩弧焊连接，筒体后段与筒体前段通过氩弧焊连接，筒体后段与外环后安装边通过电阻焊连接；内环部份内环安装边与中心锥斜段通过氩弧焊连接，中心锥斜段与排气管通过氩弧焊连接，中心锥斜段与加强环通过氩弧焊连接；内环、外环两个部分通过支板氩弧焊连接。在外环上氩弧焊焊接安装座，零件上加工的中心排气孔，需要延伸穿过空间狭小的支板贯穿至内环安装边。
排气机匣的组合焊接步骤如下：
1.1将外环前安装边与筒体前段的焊接边对接，并校正保证对接处间隙≤0.3mm、 错边量≤0.3mm，用氩弧焊点对称定位25至30点；
1.2将步骤1.1的对接处通过氩弧焊焊接成组合件Ⅰ；
1.3车修组合件Ⅰ的外环前安装边基准面1A；
1.4以1A为基准车修基准面1B；
1.5以基准面1B为基准用数控机床加工组合件Ⅰ上的安装座、支板的焊接工艺底孔3A；
1.6通过支板将组合件Ⅰ与内环安装边通过氩弧焊连接成组合件Ⅱ，氩弧焊连接前保证支板上的第一面2A与筒体前段上的第二面3B以及支板上的第三面2B和内环安装边上的第四面5A间隙≤0.3，同时需要在筒体前段的焊接工艺底孔3A中沿着径向插入芯棒，保证芯棒穿过支板的内腔2C中且不干涉；
1.7对组合件Ⅱ进行相关的焊接质量检验；
1.8将中心锥斜段和排气管的焊接边对接，并校正保证对接处的间隙≤0.3，错边量≤0.3；
1.9将步骤1.8的对接处通过氩弧焊连接成组合件Ⅲ；
1.10划线保证加强环在组合件Ⅲ上的相对位置，并通过氩弧焊将两者连接；
1.11将组合件Ⅲ与组合件Ⅱ的焊接边对接，并校正保证对接处间隙≤0.3，错边量≤0.3；
1.12将步骤1.11的对接处通过氩弧焊连接成组合件Ⅳ；
1.13对步骤1.12形成的焊缝进行焊接质量检验；
1.14将筒体后段与组合件Ⅳ的焊接边对接，并校正保证对接处的间隙≤0.3，错边量≤0.3；
1.15将步骤1.14的对接处通过氩弧焊连接形成组合件Ⅴ；
1.16对步骤1.15形成的焊缝进行焊接质量检验；
1.17将安装座紧靠在筒体前段的外表面，用刚性固定装置将安装座固定，并保证安装座的中心排气孔4A与筒体前段的焊接工艺底孔3A的中心在同一径向上，同时保证贴合处的间隙≤0.2；
1.18将步骤1.17的搭接处通过氩弧焊连接，将外环后安装边与组合件Ⅴ进行搭接，对搭接处通过电阻焊连接完成零件的焊接；
1.19对1.18搭接形成的焊缝进行焊接质量检验；
1.20零件的焊接结束。
与现有技术相比，本发明给出了一种航空发动机排气机匣组合焊接的工艺方法，该方法是通过不断的摸索和总结，形成的一种效率高、质量稳定以及焊接合理的工艺方法。本发明提高了排气机匣的焊接效率，节约了废损成本。
附图说明
图1是排气机匣焊接顺序说明示意图；
图2是排气机匣焊缝分布说明示意图；
图3是内外环两部分的连接装置横截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。
如图1，航空发动机排气机匣的结构由内环部份、外环部份及支板等组成。外环部份外环前安装边1与筒体前段3通过氩弧焊连接，筒体后段6与筒体前段3通过氩弧焊连接，筒体后段6与外环后安装边8通过电阻焊连接；内环部份内环安装边5与中心锥斜段7通过氩弧焊连接，中心锥斜段7与排气管9通过氩弧焊连接，中心锥斜段7与加强环10通过氩弧焊连接；内环、外环两个部分通过支板2氩弧焊连接。在外环上氩弧焊焊接安装座4，零件上加工的中心排气孔，需要延伸穿过空间狭小的支板贯穿至内环安装边5。
如图1～3，航空发动机排气机匣组合焊接的方法按照下述步骤执行：
1.1、按图2，支撑基准A，定心基准B，涨紧焊缝对接处A1，压紧筒体前段3端面3C装夹好零件，并校正保证焊缝对接处间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm；
1.2、检查焊接装置工作正常后，调整焊机参数，氩弧焊接焊缝№1，形成组合件Ⅰ；
1.3、对图2中的焊缝№1进行焊缝的相关检查；
1.4、车修图1基准面1A，以基准面1A为基准车修基准面1B，以1B面为基准钻喷管筒体前段3上的焊接工艺底孔3A，焊接工艺底孔3A与图3中的孔2C大小一致；
1.5、支撑基准A，定心基准B，压紧端面B1固定组合件Ⅰ，支撑基准C，定心基准D，压紧端面C1固定图1中的内环安装边5；
1.6、将图1中的支板2按图示位置装入组合件Ⅰ和内环安装边5之间，按图3(内外环连接部位C-C剖面示意图)，支撑基准D1，定位基准D2、D3固定装夹支板2，保证支板剖面中心线与零件的轴线方向成一个角度10°，同时保证支板2与主体壁面间隙不大于0.3mm，不符合时校正支板2；
1.7、按图1，支板2定位焊焊接时，需在焊接工艺底孔3A与孔2C中插入芯棒，保证两孔的位置在一条径向上，同时芯棒插入支板2时不能出现干涉，不满足时校正支板2的孔2C，保证后续钻焊接工艺底孔3A贯穿到内环壁上的内环安装边5上时，不损坏支板2；
1.8、调整焊接参数，氩弧焊定位支板2，沿边缘对称均匀定位6点；
1.9、支板2的位置固定后，取下刚性装夹定位装置，再正式氩弧焊焊接支板2，焊接后形成组合件Ⅱ；
1.10、对焊缝№5进行相关质量检验；
1.11、将中心锥斜段7与排气管9的焊接边对接，并校正保证对接处的间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm，用氩弧焊对称定位8点，焊点均匀分布；
1.12、氩弧焊焊接步骤1.11形成对接面，形成组合件Ⅲ；
1.13、在组合件Ⅲ上划加强环10的位置刻线，刻线深度≤0.2mm，校正保证加强环10与主体的间隙≤0.3mm，通过氩弧焊均匀定位4至6点；
1.14、将步骤1.13的对接处通过氩弧焊焊接成组合件Ⅲ；
1.15、对组合件Ⅲ的氩弧焊焊缝№4和氩弧焊焊缝№6进行焊接质量检验；
1.16、将组合件Ⅲ的焊接边与组合件Ⅱ的焊接边对接，并校正保证对接处间隙≤0.3mm、错边量≤0.3mm，用氩弧焊对称定位10至14点；
1.17、对步骤1.16的对接处(氩弧焊焊缝№3处)通过氩弧焊焊接形成组合件Ⅳ；
1.18、对组合件Ⅳ的焊缝№3进行焊接质量检验；
1.19、将筒体后段6的焊接边与组合件Ⅳ的焊接边对接，并校正保证间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm，用氩弧焊定位10至12点；
1.20、对步骤1.19的对接处(氩弧焊接焊缝№2处)进行氩弧焊焊接形成组合件Ⅴ；
1.21、对氩弧焊接焊缝№2进行焊接质量检验；
1.22、数控加工外环前安装边1和内环安装边5，以及安装座4符合设计图要求；
1.23、车修筒体后段6的端面6A；
1.24、在筒体后段6上划外环后安装边8的位置刻线；
1.25、校正保证外环后安装边8与筒体后段6的间隙≤0.3mm，并通过电阻焊将两者进行连接；
1.26、零件的焊接工艺结束。

Claims (10)

  1. 一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
    1.1将外环前安装边(1)与筒体前段(3)的焊接边对接；
    1.2将步骤1.1的对接处通过氩弧焊焊接成组合件Ⅰ；
    1.3车修组合件Ⅰ的外环前安装边(1)基准面(1A)；
    1.4以基准面(1A)为基准车修基准面(1B)；
    1.5以基准面(1B)为基准加工组合件Ⅰ上的安装座(4)、支板(2)的焊接工艺底孔(3A)；
    1.6通过支板(2)将组合件Ⅰ与内环安装边(5)通过氩弧焊连接成组合件Ⅱ；
    1.8将中心锥斜段(7)和排气管(9)的焊接边对接；
    1.9将步骤1.8的对接处通过氩弧焊连接成组合件Ⅲ；
    1.10保证加强环(10)在组合件Ⅲ上的相对位置，并通过氩弧焊将两者连接；
    1.11将组合件Ⅲ与组合件Ⅱ的焊接边对接；
    1.12将步骤1.11的对接处通过氩弧焊连接成组合件Ⅳ；
    1.14将筒体后段(6)与组合件Ⅳ的焊接边对接；
    1.15将步骤1.14的对接处通过氩弧焊连接形成组合件Ⅴ；
    1.17将安装座(4)紧靠在筒体前段(3)的外表面，将安装座(4)固定，并保证安装座(4)的中心排气孔(4A)与筒体前段(3)的焊接工艺底孔(3A)的中心在同一径向上；
    1.18将步骤1.17的搭接处通过氩弧焊连接；
    1.19将外环后安装边(8)与组合件Ⅴ进行搭接；
    1.20对步骤1.19的搭接处通过电阻焊连接完成零件的焊接。
  2. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.1中外环前安装边(1)与筒体前段(3)的焊接边对接后需校正并保证对接处间隙≤0.3mm、错边量≤0.3mm，用氩弧焊点对称定位25至30点。
  3. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.5中采用数控机床加工焊接工艺底孔(3A)。
  4. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所 述步骤1.6中，氩弧焊连接前保证支板(2)上的第一面(2A)与筒体前段(3)上的第二面(3B)以及支板(2)上的第三面(2B)和内环安装边(5)上的第四面(5A)间隙≤0.3mm，同时需要在筒体前段(3)的焊接工艺底孔(3A)中沿着径向插入芯棒，保证芯棒穿过支板(2)的内腔(2C)中且不干涉。
  5. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.8中中心锥斜段(7)和排气管(9)的焊接边对接后需校正并保证对接处的间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm。
  6. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.10中通过划线保证加强环(10)在组合件Ⅲ上的相对位置。
  7. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.11中组合件Ⅲ与组合件Ⅱ的焊接边对接后需校正并保证对接处间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm。
  8. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.14中筒体后段(6)与组合件Ⅳ的焊接边对接后需校正并保证对接处的间隙≤0.3mm，错边量≤0.3mm。
  9. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：所述步骤1.17中，用刚性固定装置将安装座(4)固定，同时保证安装座(4)与筒体前段(3)贴合处的间隙≤0.2mm。
  10. 根据权利要求1所述的一种航空发动机排气机匣焊接方法，其特征在于：
    所述步骤1.6与步骤1.8之间还包括步骤1.7：对组合件Ⅱ进行焊接质量检验；
    所述步骤1.12与步骤1.14之间还包括步骤1.13：对步骤1.12形成的焊缝进行焊接质量检验；
    所述步骤1.15与步骤1.17之间还包括步骤1.16：对步骤1.15形成的焊缝进行焊接质量检验；
    所述步骤1.18之后对1.18搭接形成的焊缝进行焊接质量检验。
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