专利名称：一种机匣分流环裂纹掉块的修复方法
技术领域：
本发明涉及用焊接的方法修复金属构件，具体为某型机发动机机匣分流环裂纹掉块的修复方法。
背景技术：
某型机发动机使用过程中会遇到机匣分流环上表面及分流环唇口处裂纹及大面积掉块故障，如果不及时发现和修理，发动机在外场工作中可能造成发动机喘振等重大事故，严重危害发动机使用安全。对于由钛合金材料制成的分流环，常规的修理方法是在专用的真空炉中进行补焊，焊后使用专用夹具在热处理炉中进行热处理。这种常规修理方法的缺点是设备资金投入大，修理费用高，修复周期长。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备投资小、修理费用低、修理周期短的机匣分流环裂纹掉块的修复方法。本发明提供的机匣分流环裂纹掉块的修复方法，按以下步骤进行(1)修整掉块部位用风钻和砂轮对分流环掉块部位进行修整和打磨，使其能圆滑转接，打磨过程中控制打磨速度及打磨量，每打磨一分钟后放置冷却，待温度降至室温后再重复打磨，直至将掉块部位修磨成正方形或长方形缺口(打磨冷却交替进行是为防止缺口热变形)；(2)对打磨好的缺口周边进行着色检查，无裂纹为合格；(3)制做补片采用线切割方法从报废的机匣相应部位上截取材料，截取面积要比上步修磨好的缺口每边大出5mm，作为补片材料；然后按照缺口形状用砂轮对其进行修磨，为防止修磨过程中补片过热变形，要采取小磨削量圆周去除法修磨，使修模后的补片与缺口相吻合；(4)氩弧焊补焊将上述修磨好的补片置于缺口中，用支撑架支承补片；先用50A小电流氩弧焊对补片进行定位焊，然后进行分段、对称焊接，即对于正方形或长方形焊缝先进行一条边的焊接，焊完后再进行对边的焊接，然后依此同样的方法对另两条边进行焊接；(5)对焊接部位进行着色检查，无裂纹和孔眼为合格；(6)超声波去除焊接应力选择功率较小的超声冲击机和与补片焊缝相适应的超声波冲击头，先对冲击工艺试样进行试验冲击，工艺试样经检验合格后，将该试样的冲击工艺参数作为对补片焊缝的冲击工艺参数，对补片焊缝进行冲击；焊缝正面冲击区域宽度范围为距离焊缝中心线两边各10-15mm;冲击次数(冲击头将整个冲击区域冲击完，轨迹密集，不留死角为一次)不少于三次；冲击时冲击头应在与焊缝垂直的方向上作一定角度的摆动和沿焊缝方向来回移动，移动速度控制在300-500mm/min ；冲击以焊缝、焊缝两边焊趾为主，然后再扩展到焊缝
3周边和热影响区。为控制焊接氧化，常规钛合金焊接是在真空炉中进行。为实现不用真空炉完成焊接，根据机匣组件结构特点，考虑到分流环与机匣外环间隙较小，为保证焊接有足够的氩气保护，本发明为上述修复方法中使用的氩弧焊焊枪设计一种焊炬头。该焊炬头由圆形外壳和通过螺纹安装在该外壳内的固定环、铜网和压板构成，铜网置于固定环和压板之间，外壳内孔长度大于固定环、铜网和压板的总厚度，外壳前部有扩大的出气口。根据机匣分流环掉块处空间较小，机件相互干涉较多的特点，本发明还为上述修复方法中补片焊接设计一种补片支撑架。该支撑架由底座和与底座螺纹连接的螺栓组成， 螺栓的顶部为斜面(与分流环斜面相对应)，螺栓顶部与底座之间有螺母。使用时，根据不同部位的焊接要求，可通过调整螺栓和螺母调整支撑架的高度，使螺栓顶部斜面紧贴补片， 起到支撑作用。本发明的有益效果是不需购置常规修复方法所需的真空炉、专用夹具和热处理设备，资金投入小，修复费用低；与常规修复方法相比，修复同样的的裂纹掉块，平均修复周期可缩短三分之一以上。
图1为发动机机匣局部示意图，图中J_机匣，F-分流环；图2为本发明氩弧焊焊枪焊炬头剖视图，图中1-外壳，2-固定环，3铜网，4-压板，5-出气口 ；图3为图2中外壳的剖视图；图4为图3的右视图；图5为图2中固定环剖视图；图6为图5的右视图；图7为图2中压板的剖视图；图8为图7的左视图；图9为常规焊炬头的剖视图；图10为图9的左视图；图11为本发明补片支撑架结构示意图，图中1'-底座，2'-螺栓，3'-螺母；图12为图11中底座的剖视图；图13为图12的俯视图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明。本实施例是对位于机匣分流环唇口处一条长度为93mm，宽度为64mm掉块的修复方法，具体修复步骤是(1)用砂轮对缺口进行修整和打磨，为防止缺口热变形，打磨过程中控制打磨速度不要过快，每次打磨量不要过多，每打磨一分钟后放置冷却，待温度降至室温后再继续重复打磨，最终将缺口修磨成长100mm、宽65mm规整的长方形缺口 ；(2)对打磨好的缺口周边进行着色检查，无裂纹为合格；
(3)制做补片采用线切割方法从报废的机匣相应部位截取长110mm、宽75mm的材料做补片；按照修磨好的缺口形状用砂轮对其进行修磨，为防止修磨过程中补片过热变形，采取小磨削量圆周去除法修磨，最终将补片外形尺寸修模成能与缺口尺寸相吻合；(4)氩弧焊补焊将上述修磨好的补片置于缺口中，用本发明支撑架支承补片；将氩弧焊焊枪的焊炬头换成本发明焊炬头，先用50A小电流氩弧焊对补片进行定位焊，然后对一条长边进行焊接，焊完该条长边后再焊接另一条长边，然后依同样方式对两条短边进行焊接；(5)对焊接部位进行着色检查，无裂纹和孔眼为合格；(6)超声波去除焊接应力制做超声波冲击工艺试样，选择HY2050型小功率超声冲击机和固定扁平形冲击头，先对冲击工艺试样进行试验冲击，工艺试样冲击后经检验合格，取得本补片焊缝的冲击工艺参数为冲击振幅空载电流1. OA ；冲击频率20KHZ ；然后按此工艺参数对补片焊缝进行冲击；焊缝正面冲击区域宽度范围为距离焊缝中心线两边各15mm ；冲击三次；冲击时冲击头在与焊缝垂直的方向上作45度摆动，沿焊缝方向来回移动，移动速度控制在500mm/min ； 冲击以焊缝、焊缝两边焊趾为主，然后再扩展到焊缝周边和热影响区。经过以上步骤，使机匣分流环唇口处长条裂纹得到完整修复，经实际使用，完全满足使用要求。上述掉块修复中使用的氩弧焊焊枪焊炬头，如图2-8所示，由圆形外壳1和通过螺纹安装在该外壳内的固定环2、铜网3和压板4构成，铜网置于固定环和压板之间，外壳内孔长度大于固定环、铜网和压板的总厚度，外壳前部有扩大的出气口 5，由于该焊炬头出气口比常规氩弧焊焊枪焊炬头(图9和图10所示)的出气口大，使氩气的排量和扩大氩气的保护范围增大，提高了焊接防氧化效果。上述掉块修复中使用的补片支撑架，如图11-13所示，由底座1'和与底座螺纹连接的螺栓2'组成，螺栓的顶部为斜面，螺栓顶部与底座之间有螺母3'。使用时，通过调整螺栓和螺母调整支撑架的高度，使螺栓顶部斜面紧贴补片，对补片起到牢固支撑作用。
权利要求
1.一种机匣分流环裂纹掉块的修复方法，其特征是按以下步骤进行(1)修整掉块部位用风钻和砂轮对分流环掉块部位进行修整和打磨，使其能圆滑转接，打磨过程中控制打磨速度及打磨量，每打磨一分钟后放置冷却，待温度降至室温后再重复打磨，直至将掉块部位修磨成正方形或长方形缺口；(2)对打磨好的缺口周边进行着色检查，无裂纹为合格；(3)制做补片采用线切割方法从报废的机匣相应部位上截取材料，截取面积要比上步修磨好的缺口每边大出5mm，作为补片材料；然后按照缺口形状用砂轮对其进行修磨，为防止修磨过程中补片过热变形，要采取小磨削量圆周去除法修磨，使修模后的补片与缺口相吻合；(4)氩弧焊补焊将上述修磨好的补片置于缺口中，用支撑架支承补片；先用50 A小电流氩弧焊对补片进行定位焊，然后进行分段、对称焊接，即对于正方形或长方形焊缝先进行一条边的焊接， 焊完后再进行对边的焊接，然后依此同样的方法对另两条边进行焊接；(5)对焊接部位进行着色检查，无裂纹和孔眼为合格；(6)超声波去除焊接应力选择功率较小的超声冲击机和与补片焊缝相适应的超声波冲击头，先对冲击工艺试样进行试验冲击，工艺试样经检验合格后，将该试样的冲击工艺参数作为对补片焊缝的冲击工艺参数，对补片焊缝进行冲击；焊缝正面冲击区域宽度范围为距离焊缝中心线两边各 10—15 mm;冲击次数不少于三次；冲击时冲击头应在与焊缝垂直的方向上作一定角度的摆动和沿焊缝方向来回移动，移动速度控制在300—500 mm/min ；冲击以焊缝、焊缝两边焊趾为主，然后再扩展到焊缝周边和热影响区。
2.一种用于权利要求1所述机匣分流环裂纹掉块的修复方法的氩弧焊焊枪焊炬头， 其特征是，该焊炬头由圆形外壳(1)和通过螺纹安装在该外壳内的固定环O)、铜网(3)和压板(4)构成，铜网置于固定环和压板之间，外壳内孔长度大于固定环、铜网和压板的总厚度，外壳前部有扩大的出气口(5)。
3.一种用于权利要求1所述机匣分流环裂纹掉块的修复方法的补片支撑架，其特征是，该支撑架由底座(1')和与底座螺纹连接的螺栓(2 ‘)组成，螺栓的顶部为斜面，螺栓顶部与底座之间有螺母(3 ‘)。
全文摘要
一种机匣分流环裂纹掉块的修复方法，其步骤为(1)用风钻和砂轮对分流环掉块部位修整和打磨成正方形或长方形缺口；(2)对打磨好的缺口周边进行着色检查，无裂纹为合格；(3)采用线切割方法从报废的机匣相应部位截取补片材料，然后按照缺口形状用砂轮对其进行修磨，使修模后的补片与缺口相吻合；(4)将修磨好的补片置于缺口中，用支撑架支承，先用小电流氩弧焊对补片进行定位焊，然后进行分段、对称焊接；(5)对焊接部位进行着色检查，无裂纹和孔眼为合格；(6)用超声波去除焊接应力。本发明修复方法设备投资小，修复费用低，修复周期短。
文档编号B23K9/28GK102430889SQ201110266499
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者刘渊, 宋扬, 王惠林, 王虎威, 赵健 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司