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国产太行航空发动机涡轮后机匣采用电子束焊接

http://jczs.sina.com.cn 2006年04月19日 13:45 中国航空报

  —— 一航黎明“太行”航空发动机研制攻关系列报道之五

  紧要关头,

  方显英雄本色。在“太行”航空发动机研制攻关攻坚阶段, 一航黎明技术中心焊接室电子束焊分室的员工迎难而上,团结奋战,出色完成了发动机涡轮后机匣电子束焊接工艺攻关工作,为“太行”航空发动机设计定型立下了汗马功劳。

  “太行”航空发动机涡轮后机匣是重要的承力部件,由钣金件与锻件拼焊而成。几十条焊缝相互交错,结构异常复杂,而且零件外廓尺寸和形位公差要求非常高。以前一航黎明一直采用手工氩弧焊工艺焊接,焊后存在两大问题:一是零件变形严重,无法满足各项技术条件要求;二是由于焊缝多,焊后应力很大,在焊缝交叉处极易产生裂纹,造成焊接质量不稳定,影响发动机工作的安全性和可靠性。这两点导致这个机匣组件很难合格交付,成为制约“太行”航空发动机生产的“瓶颈”。

  为了排除这个大障碍,2004年3月一航黎明成立了涡轮后机匣电子束焊接攻关小组,决定用电子束焊接工艺代替氩弧焊焊接工艺。真空电子束焊能量集中、质量高、人为因素影响小,能够提高焊接质量和尺寸精度,减小零件变形。涡轮后机匣属于大型薄壁件,由铸件、锻件、板材和钣金件组成,焊缝轨迹复杂,装配质量难以保证真空电子束焊接的要求,而且在国内没有采用真空电子束焊工艺的先例,没有相关技术资料可以参考,因此从工艺路线确立、材料焊接性试验、焊接参数优化、编制程序以及工装研制和装配,都需要一步一步地摸索,一项一项地攻克。

  采用电子束焊接工艺,首先需要突破的是“黑线”问题。“黑线”是GH4169和K4169类高温合金材料在电子束焊接过程中产生的晶界析出物,是影响焊缝质量的一大隐患;特别是在高温环境下,严重影响零件使用性能。为科学判定“黑线”产生的原因,以便采取有效措施,攻关组组长刘成来带领团队成员从调整焊接参数入手,进行了大量有针对性地试验。遇到问题,他们一起商量,查找资料,反复论证。在设计部门,人们时常会看到他们悉心探讨、相互切磋的身影;在生产现场,映入人们眼帘的是他们向工人师傅请教,研究零件加工方法的场景。功夫不负有心人,经历一年努力,他们终于摸索出了最佳焊接工艺参数,消除了“黑线”现象,成功地迈出了关键的第一步。

  2005年3月,“太行”

发动机进入最后攻坚阶段。为了确保研制节点,一航黎明决定加快试验步伐,要求用两个月时间完成首台机匣焊接任务。工艺路线选择成为一大关键,因为一个试验件就超过20万元,如果工艺线路不佳,不但影响攻关进程,而且还会增加很大的成本。经过缜密分析与论证,最后攻关组决定先进行环形部分拼焊,再整体与安装边焊接,以此保证零件的轮廓精度和尺寸精度。

  工艺路线确定后,工装设计和程序编制又成为两个急需解决的重要难题。为了保证进度,攻关组决定双管齐下——由从事焊接技术工作多年,经验丰富的高级工程师戴慧风负责工装设计;由年轻的技术专家刘成来负责编制焊接程序。

  由于生产任务很忙,而且一航黎明仅有一台电子束焊接设备,攻关组成员既要攻关,又要兼顾生产,因此他们的日程安排里几乎没有节假日和休息日。年逾六旬患有高血压的戴慧风每次上下楼都气喘吁吁,但是为了使工装设计得更合理,他每天都数次往返于攻关现场和六楼办公室。2005年3月的一天,刘成来的女儿出生了;但此时正值攻坚关键时刻,现场根本离不开他。他只有带着深深的歉意对妻子说:“等课题结束了,我好好陪陪你和宝贝女儿。”攻关组成员裴彤和李英的爱人都不在身边,孩子又很小,但是她们从没有因此耽误过工作,与大家一起加班加点,共克难关。

  在攻关过程中,公司项目经理陈明春、李保歧等领导多次亲临现场,靠前指挥,解决攻关中遇到的实际困难。焊接室主任曲伸和钣焊室主任张炳海将这个课题作为重点项目,多次与课题组一起讨论,并在人力和物力上全力支持。技术中心钣焊室还对涡轮后机匣组件装配、焊接工艺路线编排提出了很多宝贵意见和建议,加速了攻关进程。在夹具制造过程中,工具厂通力配合,以最快速度,高质量地加工出夹具。

  2005年5月,经过一年多努力奋斗,攻关组成功完成了首台“太行”航空发动机涡轮后机匣电子束焊接工作。经检测,涡轮后机匣近5米长的焊缝几乎没有缺陷,而且变形小,轮廓度好,完全达到了技术指标要求。在2005年5月9日评审过程中,有关专家一致称赞:“太行”航空发动机涡轮后机匣电子束焊接,无论是工艺安排还是零件交付质量都无可挑剔。

  攻克“太行”航空发动机涡轮后机匣的电子束焊接难关,一航黎明不仅解决了生产“瓶颈”问题,还填补了此项技术的国内空白。

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