發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 20:38

　　 封嚴(yán)裝置是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的重要組成部分,隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流損失研究的不斷深入,封嚴(yán)部件的密封性能及裝配精度越來(lái)越受到重視。本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)座組件為研究對(duì)象,對(duì)其焊接工藝進(jìn)行深入優(yōu)化,并進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證,以達(dá)到提高密封性能、減少焊接變形的目的。其中包含對(duì)封嚴(yán)座組件的焊接參數(shù)、焊接方式、焊接形式、焊后矯正等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。首先,以航空發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)座組件為對(duì)象研究,對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分解,分析了各部件的結(jié)構(gòu)形式,闡述了加工難點(diǎn),從而制定出相應(yīng)的工藝改進(jìn)措施。其次,對(duì)封嚴(yán)座異種材料0Cr18Ni9和TC4的插入式接頭結(jié)構(gòu)的釬焊工藝進(jìn)行優(yōu)化提升,改善了封嚴(yán)座的密封性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,在氬氣保護(hù)的環(huán)境下,采用銀基BAg72CuNiLi以薄片狀纏繞漏油管的形式,并將釬焊間隙控制在0.1mm時(shí),封嚴(yán)座與漏油管能得到密封性能良好的釬焊接頭。再次,對(duì)封嚴(yán)座內(nèi)外壁四條對(duì)接環(huán)縫,利用電子束焊替代原有氬弧焊工藝方法,并對(duì)安裝邊增加鎖底結(jié)構(gòu)。與氬弧焊數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,封嚴(yán)座內(nèi)外壁同軸度修正量達(dá)到0.4mm,圓柱度修正量0.3mm,高度修正量0.2mm。試驗(yàn)結(jié)果證明,電子束焊對(duì)封嚴(yán)座類鈦合金薄壁環(huán)形件,在焊接變形控制上比氬弧焊更具優(yōu)勢(shì)。通過(guò)觀察TC4合金電子束焊和氬弧焊焊縫的金相組織,發(fā)現(xiàn)焊接熱輸入較小和平行焊縫是電子束焊焊縫宏觀焊接變形小于氬弧焊焊縫焊接變形的主要原因。最后,從焊后變形矯正入手,以影響封嚴(yán)座功能特性的數(shù)據(jù)指標(biāo)為設(shè)計(jì)原則,設(shè)計(jì)熱定型工裝對(duì)封嚴(yán)座各部分進(jìn)行變形矯正。結(jié)果表明,熱定型工裝對(duì)封嚴(yán)座尺寸修正具有一定效果,同軸度及圓柱度修正量達(dá)到0.12mm~0.17mm,但對(duì)零件高度無(wú)明顯作用。已將研究成果應(yīng)用于封嚴(yán)座的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指導(dǎo),封嚴(yán)座的密封性能及裝配精度均有明顯的提高。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V263
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第1章 緒 論背景及封嚴(yán)座研究的目的和意義國(guó)國(guó)防科技力量的不斷增強(qiáng)，我國(guó)國(guó)際地位不斷提升。航空工業(yè)可沒(méi)，同時(shí)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求也日益提高，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)上能要求和工作條件也變得更加苛刻。特別是隨著對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)斷深入，對(duì)封嚴(yán)部件的技術(shù)研究也越來(lái)越重視。所謂封嚴(yán)，是對(duì)動(dòng)部件間的泄漏進(jìn)行控制。密封性能，是封嚴(yán)裝置的一項(xiàng)重要上使用封嚴(yán)的地方很多，如主流道密封、空氣系統(tǒng)二次流密封、附件傳動(dòng)機(jī)匣中傳動(dòng)附件輸出軸密封等，如圖 1-1 所示。

嚴(yán)座釬焊密封性能及控制焊接變形兩方面開(kāi)展系統(tǒng)地研究，最終制定一套封加工組合件的焊接工藝原則。該焊接工藝原則能夠?qū)�解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程制造，以及工程中焊接變形控制科學(xué)應(yīng)用帶來(lái)一定指導(dǎo)作用。2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析2.1 焊接變形理論研究在航空發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)零部件制造過(guò)程中，焊接是普遍應(yīng)用于材料連接的一種工藝，且存在著較大的工作量，從本質(zhì)來(lái)看，主要通過(guò)局部加熱或加壓，讓位置金屬熔化或處于塑性狀態(tài)，確保金屬間原子彼此滲合且逼近金屬晶格距借助原子間結(jié)合力將分離金屬構(gòu)件再次相連。焊接最明顯特征之一是通過(guò)高中瞬時(shí)熱輸入，加熱、冷卻過(guò)程不均勻，明顯偏離平衡態(tài)，所以會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜溫度場(chǎng)與應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)。雖然焊接質(zhì)量控制技術(shù)和焊接檢驗(yàn)方法逐步完善，但目前為止還沒(méi)有任何一種焊接方法能夠做到百分之百地避免焊接變形。焊后會(huì)帶有永久性非協(xié)調(diào)應(yīng)變，形成明顯殘余應(yīng)力與變形。結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，包括橫/縱向、彎曲、波浪等焊接變形，詳情參見(jiàn)圖 1-2[3]。

焊后往往必須實(shí)施熱處理，但焊接效率受到影響，成本隨之提高。真空電子束焊接具備諸多優(yōu)點(diǎn)，例如焊縫深寬比大、厚件焊接效率高、接頭性能佳等，比較適合焊接鈦與其合金。但曠小聰[24,25]等人的研究表明，通過(guò)高能量電子束來(lái)處理，焊接接頭常常存在極大殘余應(yīng)力，隨著材料厚度增加，變形也越來(lái)越明顯。高福洋[26]等人研究認(rèn)為，雖然小尺寸鈦合金零件選擇真空電子束焊接存在諸多優(yōu)點(diǎn)，但大尺寸零件或大批量制造方面并不適合。此外，不斷完善的激光焊接技術(shù)效率、質(zhì)量更加出色，通過(guò)反射鏡或棱鏡能夠輕松調(diào)整激光光路，保證工件各處都能得到有效焊接。1.2.3 鈦合金與不銹鋼異種材料焊接方法研究現(xiàn)狀目前，對(duì)于鈦合金與不銹鋼異種材料焊接研究，主要有熔化焊、壓力焊和釬焊三種方法。王廷、張瑩瑛[27,28]等人的研究表明，通過(guò)熔化焊法焊接鈦鋼，鈦與鋼均會(huì)熔化，液態(tài)鈦與鋼可以充分混合在一起。因?yàn)?Ti、Fe 間溶解度很低，二者能夠生成脆性化合物，導(dǎo)致熔化焊接頭、接頭與斷口形貌不夠穩(wěn)定，詳情參見(jiàn)圖 1-3。為通過(guò)熔化焊法保證鈦/鋼正常連接，現(xiàn)階段一般選擇加入填充層方法來(lái)處理，效果相對(duì)理想。
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