阅读说明：本技术 一种高温合金鼓筒转子组件的焊接方法 (Welding method of high-temperature alloy drum barrel rotor assembly ) 是由 郑欣 陈玉宝 师玉英 张伟杰 王广海 李刚 于 2020-04-03 设计创作，主要内容包括：本发明属于航空发动机机加技术领域,具体涉及一种高温合金鼓筒转子组件的焊接方法,该方法首先对待焊接表面进行处理,之后将待焊接组件进行无间隙装配,装配后依次进行定位焊和电子束焊接,最后将焊接完成的组件进行检测。其中,电子束焊接时采用了特定的焊接顺序及焊接工艺。采用本发明涉及的电子束焊接参数和焊接顺序等工艺方法,可以有效控制高温合金转子组件的焊后变形,改善焊缝内部质量,显著提高焊接合格率。(The invention belongs to the technical field of aeroengine machining, and particularly relates to a welding method of a high-temperature alloy drum rotor assembly. Wherein, the electron beam welding adopts a specific welding sequence and a welding process. By adopting the process methods such as the electron beam welding parameters, the welding sequence and the like, the deformation of the high-temperature alloy rotor assembly after welding can be effectively controlled, the internal quality of the welding seam is improved, and the welding qualification rate is obviously improved.)

一种高温合金鼓筒转子组件的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种高温合金鼓筒转子组件的焊接方法。

背景技术

某型号发动机的压气机转子组件为In718镍基高温合金，由五级、六级、七级、八级、九级、十级共6件转子通过五条焊缝焊接而成，其结构示意图如图1所示。由于辅板之间的距离狭小，采用焊缝背面加衬板的结构，刀具无法伸入加工，会导致焊缝背面排除的缺陷无法去除。为了保证组件的整体装配定位，采用外止口、小过盈配合结构设计，焊后再机加焊缝正面，完成转子组件加工要求。

该转子组件要求焊后最终产品的焊缝深度要求为2.5mm。各级转子辅板的底面跳动≤0.15mm，六级～十级辅板左端面跳动≤0.25mm，第五级辅板左端面跳动≤0.10mm(见图1)。由于产品焊缝数量多，装配间隙严格，组件焊后跳动要求高，外止口设计导致焊缝对中困难等问题，整体焊缝质量难以保证，焊后组件辅板处跳动量极易造成超差。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温合金鼓筒转子组件的焊接方法，该方法可以有效控制零件整体变形，保证焊后组件的跳动量要求。

本发明的具体技术方案为：一种高温合金鼓筒转子组件的焊接方法，该方法包括以下步骤；

1.电子束焊前清理，具体的清理方法是：对各级压气机转子先进行机械清理，去除待焊处的氧化膜；再进行超声波清洗，去除表面油污；

2.装配，将各级转子过盈配合，完成焊前装配；

3.对多条焊缝按顺序编号，采用电子束焊对多条焊缝进行定位焊；

4.采用电子束焊对焊缝，按编号从小到大且先奇数再双数的顺序进行电子束焊接；

5.电子束焊后，机加焊缝正面，满足焊缝处厚度要求；

6.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；

7.焊缝表面进行荧光检验，要求焊缝表面无裂纹、气孔等线性缺陷；

8.最终检验，对产品焊接后的各级辅板的跳动量进行检验。

有益技术效果：本发明通过上述电子束焊工艺，对压气机转子的五条焊缝进行焊接。采用合理的焊接顺序和焊接参数，控制焊接变形，改善焊缝质量，克服了产品整体焊缝数量多、焊接变形难以控制，跳动量超差等技术难题，满足设计要求。焊后产品的荧光检验满足设计要求，并且转子组件的跳动量满足图1的要求。

附图说明

图1是压气机转子组件的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，一种高温合金转子组件的真空电子束焊接方法包括以下步骤：

1.对五级～十级转子进行机械清理，用600～800目砂纸打磨抛光待焊处，去除表面氧化膜、毛刺等多余物。再用超声波清洗30min以上，去除零件表面油污。

2.将各级转子在空气炉内加热到110℃，保温60min后取出，分别将五级和六级、七级和八级、九级和十级转子组件两两装配后，再次加热七、八级转子组合件，完成与五、六级组合件的装配。最后加热九、十级组合件，完成与五、六、七、八级组合件的装配。

3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，定位焊工艺参数为：

每条焊缝圆周均匀对称定位8段，每段长度140mm。

加速电压：150Kv

焊接电流：2.0～6.0mA

聚焦电流：2000～2300mA

焊接速度：10～30mm/s

波形：直线

工件距焊枪距离：300～700mm

4.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，按焊缝Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ→Ⅱ→Ⅳ的顺序进行焊接，参数为:

加速电压：150Kv

焊接电流：20～50mA

聚焦电流：2000～2300mA

焊接速度：20～40mm/s

波形：直线

工件距焊枪距离：300～700mm

5.电子束焊后机加焊缝表面，将焊后厚度从3.5mm加工到2.5mm，满足图纸处焊缝厚度要求。

6.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力。

7.焊缝表面进行荧光检验，焊缝表面无裂纹、气孔等线性缺陷。

8.最终检验，对产品焊接后的跳动量进行检验。测量五级～十级转子辅板处底面和端面的跳动量实际值。

实施例

某航空发动机压气机转子，材料为In718高温合金，该零件由6组转子通过五条焊缝连接而成，焊前焊缝深度为3.5mm，焊后要求加工到厚度为2.5mm。转子组件要求焊后辅板的底面跳动≤0.15mm，六级～十级辅板左端面跳动≤0.25mm，第五级辅板左端面跳动≤0.10mm。

由于该转子组件的焊后跳动量要求严格，需要合理的工艺参数保证焊后尺寸要求。

其具体的实施方式如下：

1.对五级～十级转子进行机械清理，用600～800目砂纸打磨抛光待焊处，去除表面氧化膜、毛刺等多余物。再用超声波清洗30min以上，去除零件表面油污。

2.将各级转子在空气炉内加热到110℃，保温60min后取出，分别将五级和六级、七级和八级、九级和十级转子组件两两装配后，再次加热七、八级转子组合件，完成与五、六级组合件的装配。最后加热九、十级组合件，完成与五、六、七、八级组合件的装配。

3.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行定位焊，定位焊工艺参数见下表所示：

表1转子组件的定位焊参数

4.采用电子束焊对Ⅰ～Ⅴ处进行电子束焊接，焊接参数见表2所示。焊接顺序为：首先按焊缝Ⅰ→Ⅲ→Ⅴ→Ⅱ→Ⅳ的顺序对每道焊缝进行正式焊接，焊接的参数为下表所示：

表2转子组件的电子束焊接参数

5.电子束焊后对Ⅰ～Ⅴ焊缝进行加工，机加焊缝表面，将焊后厚度从3.5mm加工到2.5mm，满足图纸处焊缝厚度要求。

6.焊后进行常规的去应力热处理，以消除应力；

7.焊缝表面进行荧光检验，焊缝表面无裂纹、气孔等线性缺陷；

8.最终检验，检测各级转子的跳动值。见下表：

表3焊后转子组件的跳动实际值(mm)

结论：合格。