一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法

摘要

一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法，步骤为：焊前准备：测量各个故障接头内壁磨损深度，清洗导管，打磨故障接头内壁磨损；补焊修理：将焊接保护工装螺接到故障接头上，封装导管各个接头管口且待补焊修理的故障接头除外，向管内和焊接保护工装通入氩气，对故障接头内壁磨损进行补焊；焊后检查：对各个故障接头进行X光检查，只有通过检验的薄壁钛合金导管才能进行后的机械精修；机械精修：将通过检查后的薄壁钛合金导管装夹到机械加工定位工装内，将薄壁钛合金导管和机械加工定位工装移入镗床内，对故障接头内孔进行找正，利用镗床去除各个故障接头内多余焊缝，对接头内孔打磨抛光；试装验证：进行打压试验，通过后方可入库。

权利要求

1.一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：焊前准备

先利用卡钳和内径千分尺对薄壁钛合金导管上的各个故障接头进行测量，直至测量出所有故障接头的内壁磨损深度，然后利用滑油和汽油对薄壁钛合金导管进行加压冲洗，之后利用风钻和磨头对所有故障接头的内壁磨损处进行打磨，以去除表面氧化层，并为后续补焊修理做准备；

步骤二：补焊修理

步骤①：准备与故障接头数量相等的焊接保护工装，焊接保护工装采用圆柱型结构，在焊接保护工装的中心开设有两极阶梯孔，分别为第一阶梯孔和第二阶梯孔，第一阶梯孔的孔径大于第二阶梯孔的孔径，在第二阶梯孔的内孔壁上开设有内螺纹，在第一阶梯孔的孔壁上开设有氩气接入孔，在氩气接入孔内螺接由一根氩气喷嘴，氩气喷嘴与第一阶梯孔正对且连通；

步骤②：将准备好的焊接保护工装通过第二阶梯孔的内螺纹与故障接头螺接在一起，根据内壁磨损处距离故障接头管口的远近程度，决定第一阶梯孔朝内或朝外设置，同时调整故障接头与第二阶梯孔的螺接距离，使故障接头内壁磨损处的外壁面与氩气喷嘴的出气口正对；

步骤③：除了选中的待补焊修理的故障接头外，将薄壁钛合金导管的其他接头管口全部利用胶布进行封堵，然后通过保留的待补焊修理的故障接头向薄壁钛合金导管内部通入氩气；同时，通过氩气喷嘴向第一阶梯孔内通入氩气，以在故障接头内壁磨损处的外壁面形成环形冷却区域；

步骤④：利用氩弧焊方式对所有故障接头的内壁磨损进行补焊，保证焊料充分填满内壁磨损沟槽；

步骤三：焊后检查

当薄壁钛合金导管上的各个故障接头全部完成补焊后，再对各个故障接头进行X光检查，只有通过检验的薄壁钛合金导管才能进行后的机械精修；

步骤四：机械精修

将通过检查后的薄壁钛合金导管装夹到事先准备好机械加工定位工装内，然后将装夹有薄壁钛合金导管的机械加工定位工装移入镗床内，之后利用百分表对故障接头内孔进行找正；当找正结束后，再利用镗床去除各个故障接头内的多余焊缝，最后对接头内孔进行打磨抛光；其中，机械加工定位工装为模块化结构，包括底板、定位销柱、螺杆压板组件和V型块压板组件，定位销柱、螺杆压板组件和V型块压板组件的数量若干且尺寸各异，定位销柱、螺杆压板组件和V型块压板组件在底板上的安装位置和数量可调，定位销柱用于周向定位导管管口，螺杆压板组件用于垂直压紧导管外壁，V型块压板组件用于周向压紧导管外壁；

步骤五：试装验证

将修复后的薄壁钛合金导管与配套导管进行试装，并对组合体进行打压试验，只有通过打压试验的薄壁钛合金导管才可入库待用。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法，其特征在于：氩弧焊的补焊工艺参数为：电流强度为30A～50A，钨极的型号为WCe‑20φ

2.0mm，焊丝的型号为TA15‑1或BT20φ1.2mm～φ1.6mm，焊枪的氩气流量为8L/min～10L/min。

说明书

一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法

技术领域

[0001] 本发明属于航空发动机技术领域，特别是涉及一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法。

背景技术

[0002] 在航空发动机中用于燃油、滑油、空气等介质传输的管路普遍采用薄壁钛合金导管，由于钛合金材料具有较高的力学性能和优良的冲压性能，其可以进行各种形式的焊接，
因此被广泛应用到航空发动机的大管径导管的生产制造中。

[0003] 目前，钛合金零件的补焊通常采用氩弧焊、激光焊、电子束焊等技术，对于常规的铸件、钣金件等大型钛合金零件来说，上述焊接技术通常用于在平面或较容易进行补焊的
位置上，由于这些位置的焊接保护比较容易实现，因此对补焊后的机械加工要求较低。

[0004] 但是，在面对薄壁钛合金导管时，传统的补焊方法将不再适用，由于薄壁钛合金导管的内壁为圆柱形，导致补焊时氩气保护较难实现，而且薄壁钛合金导管的壁厚通常仅为
1mm～2mm，焊接变形也极难控制。此外，由于航空发动机中应用的薄壁钛合金导管普遍具有
复杂的空间形状，导管接头内壁焊料去除后的表面质量要求高，机械加工定位十分困难。

[0005] 因此，现阶段针对空间形状复杂的薄壁钛合金导管内壁磨损的情况，只能对出现磨损的旧导管进行整根替换，而替换下的旧导管也只能按报废处理，导致航空发动机的修
理成本攀升。

发明内容

[0006] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法，能够在补焊时提供良好的氩气保护，并可以较好的控制焊接变形，并且为
导管接头内壁的焊料去除工序提供了良好的机械加工定位，保证了机械精修的质量。

[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法，包括如下步骤：

[0008] 步骤一：焊前准备

[0009] 先利用卡钳和内径千分尺对薄壁钛合金导管上的各个故障接头进行测量，直至测量出所有故障接头的内壁磨损深度，然后利用滑油和汽油对薄壁钛合金导管进行加压冲
洗，之后利用风钻和磨头对所有故障接头的内壁磨损处进行打磨，以去除表面氧化层，并为
后续补焊修理做准备；

[0010] 步骤二：补焊修理

[0011] 步骤①：准备与故障接头数量相等的焊接保护工装，焊接保护工装采用圆柱型结构，在焊接保护工装的中心开设有两极阶梯孔，分别为第一阶梯孔和第二阶梯孔，第一阶梯
孔的孔径大于第二阶梯孔的孔径，在第二阶梯孔的内孔壁上开设有内螺纹，在第一阶梯孔
的孔壁上开设有氩气接入孔，在氩气接入孔内螺接由一根氩气喷嘴，氩气喷嘴与第一阶梯
孔正对且连通；

[0012] 步骤②：将准备好的焊接保护工装通过第二阶梯孔的内螺纹与故障接头螺接在一起，根据内壁磨损处距离故障接头管口的远近程度，决定第一阶梯孔朝内或朝外设置，同时
调整故障接头与第二阶梯孔的螺接距离，使故障接头内壁磨损处的外壁面与氩气喷嘴的出
气口正对；

[0013] 步骤③：除了选中的待补焊修理的故障接头外，将薄壁钛合金导管的其他接头管口全部利用胶布进行封堵，然后通过保留的待补焊修理的故障接头向薄壁钛合金导管内部
通入氩气；同时，通过氩气喷嘴向第一阶梯孔内通入氩气，以在故障接头内壁磨损处的外壁
面形成环形冷却区域；

[0014] 步骤④：利用氩弧焊方式对所有故障接头的内壁磨损进行补焊，保证焊料充分填满内壁磨损沟槽；

[0015] 步骤三：焊后检查

[0016] 当薄壁钛合金导管上的各个故障接头全部完成补焊后，再对各个故障接头进行X光检查，只有通过检验的薄壁钛合金导管才能进行后的机械精修；

[0017] 步骤四：机械精修

[0018] 将通过检查后的薄壁钛合金导管装夹到事先准备好机械加工定位工装内，然后将装夹有薄壁钛合金导管的机械加工定位工装移入镗床内，之后利用百分表对故障接头内孔
进行找正；当找正结束后，再利用镗床去除各个故障接头内的多余焊缝，最后对接头内孔进
行打磨抛光；

[0019] 步骤五：试装验证

[0020] 将修复后的薄壁钛合金导管与配套导管进行试装，并对组合体进行打压试验，只有通过打压试验的薄壁钛合金导管才可入库待用。

[0021] 在机械精修步骤中，采用的机械加工定位工装为模块化结构，包括底板、定位销柱、螺杆压板组件和V型块压板组件，定位销柱、螺杆压板组件和V型块压板组件的数量若干
且尺寸各异，定位销柱、螺杆压板组件和V型块压板组件在底板上的安装位置和数量可调，
定位销柱用于周向定位导管管口，螺杆压板组件用于垂直压紧导管外壁，V型块压板组件用
于周向压紧导管外壁。

[0022] 氩弧焊的补焊工艺参数为：电流强度为30A～50A，钨极的型号为WCe‑20φ2.0mm，焊丝的型号为TA15‑1或BT20φ1.2mm～φ1.6mm，焊枪的氩气流量为8L/min～10L/min。

[0023] 本发明的有益效果：

[0024] 本发明的航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法，能够在补焊时提供良好的氩气保护，并可以较好的控制焊接变形，并且为导管接头内壁的焊料去除工序提
供了良好的机械加工定位，保证了机械精修的质量。

附图说明

[0025] 图1为实施例中的薄壁钛合金导管的结构示意图；

[0026] 图2为本发明的焊接保护工装的结构示意图

[0027] 图3为本发明的焊接保护工装与故障接头的配装示意图(第一阶梯孔朝内设置)；

[0028] 图4为本发明的焊接保护工装与故障接头的配装示意图(第一阶梯孔朝外设置)；

[0029] 图5为实施例中的机械加工定位工装的结构示意图；

[0030] 图6为图5中A向视图；

[0031] 图7为图5中B向视图；

[0032] 图中，1—第一阶梯孔，2—第二阶梯孔，3—氩气喷嘴，4—底板，5—定位销柱，6—螺杆压板组件，7—V型块压板组件，8—薄壁钛合金导管，9—故障接头，10—内壁磨损。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0034] 一种航空发动机用薄壁钛合金导管接头内壁磨损修复方法，包括如下步骤：

[0035] 步骤一：焊前准备

[0036] 先利用卡钳和内径千分尺对图1所示的薄壁钛合金导管上的各个故障接头进行测量，直至测量出所有故障接头的内壁磨损深度，然后利用滑油和汽油对薄壁钛合金导管进
行加压冲洗，之后利用风钻和磨头对所有故障接头的内壁磨损处进行打磨，以去除表面氧
化层，并为后续补焊修理做准备；

[0037] 步骤二：补焊修理

[0038] 步骤①：准备与故障接头数量相等的焊接保护工装，如图2～4所示，焊接保护工装采用圆柱型结构，在焊接保护工装的中心开设有两极阶梯孔，分别为第一阶梯孔1和第二阶
梯孔2，第一阶梯孔1的孔径大于第二阶梯孔2的孔径，在第二阶梯孔2的内孔壁上开设有内
螺纹，在第一阶梯孔1的孔壁上开设有氩气接入孔，在氩气接入孔内螺接由一根氩气喷嘴3，
氩气喷嘴3与第一阶梯孔1正对且连通；

[0039] 步骤②：将准备好的焊接保护工装通过第二阶梯孔2的内螺纹与故障接头螺接在一起，根据内壁磨损处距离故障接头管口的远近程度，决定第一阶梯孔1朝内或朝外设置，
同时调整故障接头与第二阶梯孔2的螺接距离，使故障接头内壁磨损处的外壁面与氩气喷
嘴3的出气口正对；

[0040] 步骤③：除了选中的待补焊修理的故障接头外，将薄壁钛合金导管的其他接头管口全部利用胶布进行封堵，然后通过保留的待补焊修理的故障接头向薄壁钛合金导管内部
通入氩气；同时，通过氩气喷嘴3向第一阶梯孔1内通入氩气，以在故障接头内壁磨损处的外
壁面形成环形冷却区域；氩气的流量为6L/min～8L/min；

[0041] 步骤④：利用氩弧焊方式对所有故障接头的内壁磨损进行补焊，保证焊料充分填满内壁磨损沟槽；氩弧焊的补焊工艺参数为：电流强度为30A～50A，钨极的型号为WCe‑20φ
2.0mm，焊丝的型号为TA15‑1或BT20φ1.2mm～φ1.6mm，焊枪的氩气流量为8L/min～10L/
min；

[0042] 步骤三：焊后检查

[0043] 当薄壁钛合金导管上的各个故障接头全部完成补焊后，再对各个故障接头进行X光检查，只有通过检验的薄壁钛合金导管才能进行后的机械精修；

[0044] 步骤四：机械精修

[0045] 将通过检查后的薄壁钛合金导管装夹到事先准备好的如图5～7所示的机械加工定位工装内，然后将装夹有薄壁钛合金导管的机械加工定位工装移入镗床内，之后利用百
分表对故障接头内孔进行找正，要求对点误差小于0.05mm，端跳误差小于0.02mm；当找正结
束后，再利用镗床去除各个故障接头内的多余焊缝，镗床主轴转速为300r/min，进给量为
16mm/min；最后依次利用风钻、磨头、金刚石修整笔、胶皮轮、羊毛毡及研磨膏对接头内孔进
行打磨抛光；其中，采用的机械加工定位工装为模块化结构，包括底板4、定位销柱5、螺杆压
板组件6和V型块压板组件7，定位销柱5、螺杆压板组件6和V型块压板组件7的数量若干且尺
寸各异，定位销柱5、螺杆压板组件6和V型块压板组件7在底板3上的安装位置和数量均可
调，定位销柱5用于周向定位导管管口，螺杆压板组件6用于垂直压紧导管外壁，V型块压板
组件7用于周向压紧导管外壁。

[0046] 步骤五：试装验证

[0047] 将修复后的薄壁钛合金导管与配套导管进行试装，并对组合体进行打压试验，打压试验的介质为煤油，打压压力为1.5Mpa，打压时间为5min，只有通过打压试验的薄壁钛合
金导管才可入库待用。

[0048] 实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。