超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修復(fù)方法。本發(fā)明的具體方法通過采用脈沖氬弧焊接法，降低熱輸入量，控制熱影響區(qū)晶粒長大速度；同時焊接在真空條件下進(jìn)行，防止鈦合金在焊接過程中氧化引起性能下降，焊接后測量焊接接頭的室溫強(qiáng)度可達(dá)到TC4基材強(qiáng)度的104%，400℃高溫強(qiáng)度可達(dá)到TC4基材強(qiáng)度的98%。
【專利說明】超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用超塑性成形方法制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋的修復(fù)方法，屬于航空發(fā)動機(jī)維修領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]某型航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板是采用擴(kuò)散焊/超塑性成形(DB/SPF)方法制造而成，該支板內(nèi)部為空心槽型結(jié)構(gòu)，具有兩個縱向的加強(qiáng)筋，支板長時間工人過程中受到氣流沖刷和振動應(yīng)力影響，會在加強(qiáng)筋附近出現(xiàn)平行于加強(qiáng)筋的縱向裂紋，從而導(dǎo)致其報廢。支板材料鈦合金TC4，采用超塑性成形制造方法制造的產(chǎn)品強(qiáng)度約為TC4材料的90%，金相組織由細(xì)小的等軸α相和晶間β相組成，晶粒粒徑為8~15μπι。采用常規(guī)的氬弧焊修復(fù)該產(chǎn)品存在熱輸入量大、基體熱影響區(qū)晶粒的異常長大等問題，同時由于該產(chǎn)品為整體式結(jié)構(gòu)，焊接可達(dá)性差。目前，國內(nèi)外尚無公開報道超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋的修復(fù)方法，也無超塑性成形后TC4鈦合金焊接性能的報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修復(fù)方法。本發(fā)明的具體方法如下:一是通過采用脈沖氬弧焊接法，降低熱輸入量，控制熱影響區(qū)晶粒長大速度；二是在真空條件下焊接，防止鈦合金在焊接過程中氧化引起性能下降。
[0004]本發(fā)明提供的超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修復(fù)方法按如下步驟進(jìn)行:
(1)固定:使用定制夾具對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板待焊接部位進(jìn)行固定，該定制夾具由銅合金制成，可以及時導(dǎo)走焊接過程中的熱量以防止在焊接過程中零件變形和基體熱影響區(qū)晶粒的異常長大；
(2)抽真空:將整個零件放入脈沖氬弧焊接裝置的真空罐中，然后對真空罐抽真空，真空度大于1.33 Pa時效果最佳；
(3)充氬氣:在真空罐中充入I個大氣壓的氬氣；
(3)直流脈沖焊接:采用直徑0.5?1.5 mm的TC4鈦合金焊絲為焊接填充材料，在真空罐內(nèi)對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板進(jìn)行直流脈沖焊接，焊接參數(shù)為:脈沖頻率0.5?1.0Hz,占空比40?50%，維弧電流18?20A，焊接電流35?40A。
[0005]該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以防止在焊接過程中鈦合金氧化和晶粒的異常長大，焊接后測量焊接接頭的室溫強(qiáng)度可達(dá)到TC4基材強(qiáng)度的104%，4000C高溫強(qiáng)度可達(dá)到TC4基材強(qiáng)度的98%。
[0006]具體實(shí)例
某型航空發(fā)動機(jī)支板大修分解后進(jìn)行著色探傷發(fā)現(xiàn)其中的支板有一處長約30mm的徑向裂紋，該支板是采用鈦合金TC4板材經(jīng)過擴(kuò)散連接/超塑性成形(DB/SPF)方法制造而成，按如下步驟進(jìn)行修復(fù): (1)對裂紋進(jìn)行打磨清洗；
(2)使用銅夾具對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板待焊接部位進(jìn)行固定；
(3)將整個零件放入脈沖氬弧焊接裝置的真空罐中，然后對真空罐抽真空，真空度達(dá)到1.33Pa后充入I個大氣壓的氬氣。
[0007](4)直流脈沖焊接:采用直徑為1.0 mm的TC4焊絲為焊接填充材料進(jìn)行脈沖焊接，焊接參數(shù)為:脈沖頻率0.7Hz，占空比45%，維弧電流19A，焊接電流38A。
[0008]焊接后采用著色和X光探傷檢查焊接部位無裂紋、無氣孔，焊接質(zhì)量滿足該產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。
【權(quán)利要求】
1.一種超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修復(fù)方法，包括如下步驟: (1)固定:使用定制夾具對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板待焊接部位進(jìn)行固定； (2)抽真空:將整個零件放入脈沖氬弧焊接裝置的真空罐中，然后對真空罐抽真空； (3)充氬氣；在真空罐中充入氬氣； (4)直流脈沖焊接:采用直徑0.5?1.5 mm的TC4鈦合金焊絲為焊接填充材料，在真空罐內(nèi)對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板進(jìn)行直流脈沖焊接，焊接參數(shù)為:脈沖頻率0.5?1.0Hz,占空比40?50%，維弧電流18?20A，焊接電流35?40A。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修復(fù)方法，其特征在于，所述用于固定航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板待焊接部位的定制夾具由銅合金制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超塑性成形制造的航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣支板裂紋修復(fù)方法，其特征在于，所述抽真空步驟，經(jīng)抽真空處理后真空罐內(nèi)真空度大于1.33 Pa。
【文檔編號】B23K9/16GK104439618SQ201410639301
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】向巧, 何勇, 郭雙全 申請人:中國人民解放軍第五七一九工廠