一种航空发动机涡轮盘与轴的惯性摩擦焊接方法

摘要

一种航空发动机涡轮盘与轴的惯性摩擦焊接方法，属于航空发动机零部件制造技术领域。采用常规方式加工生产涡轮盘与轴构件，伴随着诸多不足之处，包括构件加工量大、材料利用率低、影响发动机的推重比性能及寿命、焊缝质量不稳定、焊接热影响区宽、焊缝的强度指标不达标等，本发明解决了现有加工技术存在的不足之处，能够保证构件的各项性能要求，具有构件加工量小、材料利用率高、不会影响发动机的推重比性能及寿命、焊缝质量稳定、焊缝的强度指标与构件本体相当的优点，完全满足航空发动机生产制造要求。

主权项

一种航空发动机涡轮盘与轴的惯性摩擦焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：在进行涡轮盘零件与轴零件焊接前，需要对焊缝处的待焊表面进行抛光处理，去除表面的氧化层，再利用丙酮除去待焊表面的油污；步骤二：将涡轮盘零件装夹固定到焊机的尾座一侧，首先夹紧涡轮盘零件的主夹持面，保证涡轮盘零件在焊接过程中不发生旋转，然后夹紧涡轮盘零件的辅助夹持面，控制涡轮盘零件的变形，保证焊接过程中焊接面的对中；步骤三：将轴零件装夹固定到焊机的主轴一侧，首先夹紧轴零件的主夹持面，保证轴零件在焊接过程中不发生旋转，最后在主轴上配装飞轮，飞轮的转动惯量为2362kg·m²；步骤四：启动焊机，主轴开始旋转，并带动轴零件及飞轮高速旋转，主轴的预定转速为260转/分钟，当转速达到预定转速后，通过对涡轮盘零件的施加压力面施加轴向压力，使涡轮盘零件移动并靠近轴零件，直到涡轮盘零件与轴零件的焊接面相接触，轴零件的施加压力面也开始承受压力，直到焊接压力到达预定压力要求，焊接压力为304MPa，然后撤去主轴的动力，仅依靠飞轮的转动惯性带动主轴继续旋转，在涡轮盘零件与轴零件接触的一瞬间便开始摩擦生热，而摩擦热会将焊缝附近的母材加热到塑性状态，在304MPa的焊接压力下，焊缝处的金属会被挤出，同时摩擦过程会不断消耗主轴和飞轮的动能，进而使轴零件的转速逐渐下降，直到主轴和飞轮的动能为零后，轴零件也随之停转，此时不能立刻撤掉轴向焊接压力，使焊接压力维持30～60秒后，方可将轴向焊接压力撤销；步骤五：撤销轴向焊接压力，涡轮盘零件与轴零件焊接为一体，并成为组合件，组合件的焊缝为锻造组织结构，将轴零件上的装夹松开，再将组合件退回到涡轮盘零件的初始位置，最后将组合件卸下，焊接工作全部完成。