阮芳 侯淳璞

摘? 要：電子束焊是通過(guò)加速聚焦電子束轟擊在真空或非真空狀態(tài)的焊接面，融化被焊接工件，達(dá)到焊接效果的一種焊接技術(shù)手段。航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中應(yīng)用電子束焊接技術(shù)手段具有簡(jiǎn)單便捷的優(yōu)勢(shì)?；诖?，該文主要對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇機(jī)匣制造、壓氣機(jī)制造、渦輪制造、燃燒室制造中電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，探究了電子束焊接技術(shù)的具體應(yīng)用與效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造;電子束焊接技術(shù);電子束焊接應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：V263? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 風(fēng)扇機(jī)匣制造電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用

航空發(fā)電機(jī)低壓風(fēng)扇機(jī)匣制作中最為關(guān)鍵的就是控制發(fā)動(dòng)機(jī)重量，對(duì)此要應(yīng)用鈦合金材料。為了保障其焊接質(zhì)量，在機(jī)匣的外環(huán)以及靜子葉片的焊接中應(yīng)用了電子束焊接技術(shù)手段。

電子束焊接技術(shù)可以在真空環(huán)境中完成鈦合金焊接，避免了鈦合金在大氣環(huán)境中出現(xiàn)的氧化問(wèn)題。通過(guò)電子束焊接鈦合金具有輸入量小，零件變形小的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用可以在數(shù)控編程的支持之下1次性的完成焊接操作，效率相對(duì)較高，質(zhì)量較好。

通過(guò)電子束焊接的方式進(jìn)行焊接處理可以有效地減輕風(fēng)扇強(qiáng)度，同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了堅(jiān)強(qiáng)其整體質(zhì)量，要在風(fēng)扇機(jī)匣強(qiáng)度、剛性基礎(chǔ)之上將機(jī)匣壁厚減薄2 mm，主要就是在風(fēng)扇機(jī)匣焊接之后要進(jìn)行后續(xù)的加工處理。對(duì)此，在進(jìn)行電子束焊接過(guò)程中要選擇合適的工藝參數(shù)數(shù)值，把鈦合金材料變?yōu)閱魏鸽p面成形的模式，在焊接中要避免產(chǎn)生焊接飛濺物質(zhì)，合理控制因?yàn)楹缚p背面堆高而造成的參數(shù)過(guò)大等問(wèn)題，提升機(jī)匣中的流通性，有效地規(guī)避因?yàn)闅怏w運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不良影響。

同時(shí)，要根據(jù)實(shí)際狀況合理地選擇焊接工藝方案與手段，根據(jù)規(guī)范進(jìn)行焊后熱處理，把各個(gè)零部件變形控制到最小的范圍中;通過(guò)數(shù)控編輯分析進(jìn)行零件的焊接。

2 壓氣機(jī)制造中電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用

壓氣機(jī)的零部件制造中應(yīng)用電子束焊接技術(shù)效果顯著。壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子制造中其主要應(yīng)用的材料就是鈦合金以及GH4169材料，這些材料具有轉(zhuǎn)速高的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)每分鐘高達(dá)數(shù)千以及數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)的效果。鼓盤(pán)類(lèi)型的轉(zhuǎn)子具備了鼓式轉(zhuǎn)子以及盤(pán)式轉(zhuǎn)子2種類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)特征，具有良好的抗彎剛性以及離心荷載最大的能力，主要應(yīng)用在現(xiàn)代的渦扇發(fā)動(dòng)的高壓壓氣機(jī)中，其具有不可拆卸的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)與圓柱面緊密配合，徑向銷(xiāo)釘連接以及焊接的2種方式進(jìn)行處理。

壓氣機(jī)再制造過(guò)程中轉(zhuǎn)子的零部件相對(duì)較多，如果其制造偏差就會(huì)直接地影響轉(zhuǎn)子的定心以及平衡，為了提升整體的平穩(wěn)性，就要對(duì)連接位置結(jié)構(gòu)進(jìn)行加寬加厚處理，這樣就會(huì)增加轉(zhuǎn)子的整體重量。

鼓盤(pán)轉(zhuǎn)子焊接中無(wú)須連接的零部件，對(duì)其處理過(guò)程中要根據(jù)組件的對(duì)稱(chēng)軸、跳動(dòng)的各項(xiàng)要求，進(jìn)而提升整體的穩(wěn)定性，也可以避免了加工以及裝配中的不穩(wěn)定性等相關(guān)因素，可以減輕結(jié)構(gòu)重量，提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但是轉(zhuǎn)子焊接中必須要嚴(yán)格控制，加強(qiáng)對(duì)焊接基礎(chǔ)的管理，重視各個(gè)零部件焊接監(jiān)督，保障符合規(guī)范要求，滿足焊縫焊接質(zhì)量要求。

通過(guò)電子束焊接壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子中最常見(jiàn)的問(wèn)題就是生氣孔缺陷問(wèn)題。在鈦合金中因?yàn)檗D(zhuǎn)子件的焊接級(jí)數(shù)相對(duì)較多，零部件的成本相對(duì)較高，對(duì)此在焊接過(guò)程中要保障其一次焊接成功。在電子束焊應(yīng)用之前，要綜合實(shí)際狀況進(jìn)行焊接參數(shù)的模擬，通過(guò)模擬驗(yàn)證的方式避免出現(xiàn)氣孔等問(wèn)題，通過(guò)添加排氣槽的方式進(jìn)行處理，要綜合不同材料合理的對(duì)接頭 進(jìn)行化學(xué)以及機(jī)械清理。

焊接過(guò)程中應(yīng)用穿透焊接技術(shù)，必須要做好氣孔缺陷的預(yù)防處理，加強(qiáng)飛濺物等防護(hù)處理，避免變形等問(wèn)題的出現(xiàn)。在焊接中如果要應(yīng)用非穿透的焊接處理，則就要將在焊接中的問(wèn)題引入焊襯底中，對(duì)其進(jìn)行處理，進(jìn)而保障焊縫的整體質(zhì)量。一般狀況之下要加厚襯底，在焊接過(guò)程中保障襯底背面的微透性，進(jìn)而有效地控制因?yàn)轱w濺物而造成的燒傷以及黏附等問(wèn)題，也可以在一定程度上控制零部件變形問(wèn)題。因?yàn)榱悴考诤附又笤趦?nèi)部表面上無(wú)法進(jìn)行護(hù)理，對(duì)此要分析轉(zhuǎn)子件焊接之后對(duì)稱(chēng)軸、收縮量以及跳動(dòng)值的分析，要在焊接工藝等角度開(kāi)展，通過(guò)焊接以及熱處理的工藝進(jìn)行處理，避免轉(zhuǎn)子變形等問(wèn)題的出現(xiàn)。

為了有效地控制轉(zhuǎn)子件的質(zhì)量，保障其符合重量結(jié)構(gòu)的實(shí)際要求，在現(xiàn)代的設(shè)計(jì)領(lǐng)域中逐漸地應(yīng)用了整體的葉盤(pán)制造技術(shù)，通過(guò)該電子束焊接的方式保障盤(pán)與盤(pán)之間的有效連接，可以有效地提升焊接效果與質(zhì)量。

3 渦輪制造中電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用

通過(guò)電子束焊接的方式進(jìn)行燃?xì)鉁u輪盤(pán)軸焊接可以提升其整體性能指標(biāo)。盤(pán)軸連接屬于渦輪中最為簡(jiǎn)單的不可拆卸結(jié)構(gòu)，是一種承載轉(zhuǎn)動(dòng)件，扭轉(zhuǎn)荷載相對(duì)較大，進(jìn)行焊接時(shí)要保障盤(pán)軸的對(duì)稱(chēng)軸以及跳動(dòng)符合規(guī)范的要求。

通過(guò)電子束焊接進(jìn)行焊接過(guò)程中，利用整體件加工的方式可以降低難度，提升材料利用效率。在盤(pán)軸結(jié)構(gòu)焊接中，要綜合不同材料的焊接接頭位置的具體狀況，分析在不同狀況下的影響，盡可能地將焊接接頭放在應(yīng)力小且壁厚相對(duì)較薄的位置上。

制作渦輪導(dǎo)向葉片的時(shí)候，如果存在氣動(dòng)力過(guò)大、缺乏穩(wěn)定的脈動(dòng)負(fù)荷作用、高溫燃?xì)獍鼑拳h(huán)境，就會(huì)出現(xiàn)溫度高、冷熱變化較大以及溫度變化缺乏均勻性等問(wèn)題，這樣就會(huì)導(dǎo)致葉片失效等問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要合理的組合配置，精準(zhǔn)定位，強(qiáng)化公差設(shè)計(jì)分析，便于后續(xù)的更換。

導(dǎo)向葉片應(yīng)用的是鑄造高溫合金材料，其整體價(jià)格相對(duì)較為昂貴，此種類(lèi)型的材料主要通過(guò)精密儀器鑄造。為了提升葉片的冷卻效果，提升工作質(zhì)量，會(huì)將其設(shè)計(jì)為空心葉片的形式。而對(duì)于此種類(lèi)型的葉片焊接過(guò)程中，要求嚴(yán)格必須要通過(guò)相同的工藝參數(shù)進(jìn)行一次焊接，保障焊縫質(zhì)量。如果焊縫存在質(zhì)量問(wèn)題就會(huì)生產(chǎn)裂紋缺陷，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作一段時(shí)間之后，就會(huì)影響其整體性能。

4 燃燒室電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用

進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的加工制造中應(yīng)用電子束焊接處理效果顯著。燃燒室中的零部件是在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中要承受較多負(fù)荷的零部件，其重量相對(duì)較輕，運(yùn)行過(guò)程中很容易出現(xiàn)故障問(wèn)題，會(huì)嚴(yán)重地影響其相關(guān)零部件的運(yùn)行。因此，要加強(qiáng)對(duì)燃燒室中零部件的制造過(guò)程中必須要嚴(yán)格要求。

燃燒室機(jī)匣制造過(guò)程中通過(guò)電子束焊接的方式進(jìn)行焊接，將安裝邊以及鈑金件連接，可以節(jié)省材料。發(fā)動(dòng)機(jī)中主要應(yīng)用環(huán)形燃燒室結(jié)構(gòu)，其主要的燃燒室中的外機(jī)匣中軍事通過(guò)電子束焊接的方式進(jìn)行焊接。

電子束焊接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)燃燒室內(nèi)外機(jī)匣、前置擴(kuò)壓器以及內(nèi)機(jī)匣的有效鏈接。象對(duì)于存在的應(yīng)變時(shí)效裂紋問(wèn)題，在焊接之前就要進(jìn)行材料處理，分析焊接工藝、工裝等幾個(gè)方面，要對(duì)材料進(jìn)行有效處理，合理控制焊后應(yīng)力，進(jìn)而解決焊接裂紋等問(wèn)題。

火焰筒的制造過(guò)程中應(yīng)用電子束焊接方式進(jìn)行處理，主要就是進(jìn)行外壁以及頭部、帽子、罩的焊接處理，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)等因素的影響，合理的控制電子束焊接的焊接輸入量，避免輸入量過(guò)大而造成的零件變形等問(wèn)題。綜合結(jié)構(gòu)狀況合理分析，合理應(yīng)用。象在非穿透焊接過(guò)程中要避免焊接過(guò)程中產(chǎn)生飛濺物以及焊瘤等影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用，要根據(jù)狀況制定合理的預(yù)防對(duì)策與手段。

5 結(jié)語(yǔ)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇機(jī)匣制造、壓氣機(jī)制造、渦輪制造制造、燃燒室制造中均應(yīng)用了電子束焊接技術(shù)手段，此種技術(shù)應(yīng)用效果顯著，可以有效地滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的各種需求，提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性、牢固性，滿足各個(gè)系統(tǒng)中穩(wěn)定連接的要求，在根本上提升了發(fā)動(dòng)機(jī)制造密封性提升焊接質(zhì)量與效果，是一種較為有效的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

[1]張雪飛，路芳宇.現(xiàn)代焊接技術(shù)中的電子束焊接技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（36）：51，53.

[2]張耀光，宮宇，邢利君.航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵制造技術(shù)分析與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（7）：104.