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航空发动机中介机匣裂纹采用激光补焊工艺技术研究


龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 航空发动机中介机匣裂纹采用激光补焊工艺 技术研究 作者:陈桂萍 来源:《价值工程》2014 年第 19 期 摘要: 本课题采用试验方法研究中介机匣焊缝激光原位修复工艺。通过激光熔凝试验、 激光熔敷涂层试验、U 型槽激光焊补试验、BT20 激光对接焊试验、激光焊道的超声消除应力 试验、BT20 激光焊缝的拉伸试验分析研究,得到了裂纹激光补焊修复成套工艺方法及激光补 焊技术特征。 Abstract: This subject researches laser in situ repair technology of intermediate casing welding through tests, and obtains the crack laser welding repair and technical features of laser welding process through laser melting test, laser cladding and coating test; u-shaped groove laser welding test, BT20 laser butt welding test, ultrasound laser weld stress relief test and BT20 laser weld tensile test. 关键词: 中介机匣;激光焊;裂纹;试验 Key words: intermediate casing;laser welding;crack;test 中图分类号:V23 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)19-0049-02 0 引言 中介机匣是连接发动机高、低压压气机转子之间的重要承力部件。它由中间喇叭形鼓筒和 其外面四个环形壳体与 12 个支撑板等组成。环形壳体与支板之间是采用氩弧焊焊接支撑板与 空心结构。为表述方便,称靠喇叭鼓筒的第一个环为内环,其余三个环为外环。 本项目研究用机匣经过 500 小时服役后,在内环靠近喇叭形鼓筒处焊缝发生三处裂纹,一 处为穿透性裂纹,两处为表面龟裂;第一级和第二级外环上发生五处焊缝与基材接头裂纹。中 介机匣材料为 BT20 钛合金,制造时焊缝采用氩弧焊焊接并辅以真空热处理。原氩弧焊焊缝修 复需解决以下关键问题:①修复裂纹时应最小限度的损伤原焊缝,因原焊缝是经过消除应力和 除氢处理处在稳定态。要实现此目的,一是裂纹打除要合适,二是焊补时热影响要小,不能引 起原焊缝的二次应力,造成结构变形。②裂纹走向不规则,机匣结构复杂,焊接可操作性差。 ③焊缝内侧空心、壁薄,焊接时易熔透击穿,氩气保护难以实施。④裂纹焊补后,难以再进行 真空热处理,要求焊补时避免氧、氢、氮的污染和焊缝应力。 通过该项目研究,可以采用激光原位修复技术解决中介机匣裂纹故障。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 1 BT20 合金激光补焊工艺试验及结果 1.1 激光熔凝试验 将 BT20 试验片进行表面清理、除油、干燥,采用 JJ-D-400 型 Nd: YAG 固体脉冲激光加工机进行激光熔凝试验。试验结果表明激光熔凝区无裂纹,无气孔等缺 陷,其组织的相组成主要是 áˊ针状马氏体相+很少量的残余■相。熔凝区与未熔凝基体之界面 无任何缺陷,热影响区很小且组织未发生明显变化。 1.2 激光熔敷涂层试验 采用 JJ-D-400 型 Nd:YAG 固体脉冲激光加工机进行激光熔敷

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