[發明專利]一種調整慣性摩擦焊機主軸側與尾座側同軸度的專用方法

有效

• 申請號: 201711191381.6
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107971625B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 曾維慷;趙鵬飛;文寶林;范鑫
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 任凱

技術領域

本發明屬于機械領域，具體涉及一種調整慣性摩擦焊機主軸側與尾座側同軸度的專用方法。

背景技術

航空發動機壓氣機轉子組合件，是發動機的關鍵件，由材料為GH4169的5級單盤通過慣性摩擦焊工藝連接而成，該零件結構復雜，內外型面加工空間狹小，敞開性差，尺寸精度及技術條件要求嚴格，其中盤與盤腹板之間的同軸度要求一直是設計重點要求的技術條件之一，其數值的高低直接影響著壓氣機轉子的動平衡量的大小，甚至引起發動機喘振。

慣性摩擦焊接是一種固態焊接過程,即兩個待焊零件，一個裝夾在摩擦焊機主軸上，一個裝夾在摩擦焊機尾座上，將主軸上的飛輪加速到預定的轉速而產生出動能，然后脫開馬達，靠飛輪的慣性繼續旋轉，這時液壓油缸加壓使兩個零件接觸并摩擦，隨著飛輪速度的降低，飛輪上所儲存的動能轉化為摩擦所產生的熱能，在飛輪扭矩和油缸壓力的聯合作用下對接觸面產生強大的鍛造作用而使兩個零件焊接在一起。慣性摩擦焊是世界上最先進的連接技術之一。它焊出的焊縫為鍛造的、超細的、等軸晶粒組織，摩擦焊縫接頭強度等于甚至稍高于母材的強度，不產生與熔化和凝固有關的冶金缺陷，如氣孔、夾雜和裂紋等。摩擦焊焊接接頭為整體同步均勻加熱，受力均勻，熱輸入速度快，熱影響區窄。由于摩擦壓力和扭矩的聯合作用，摩擦焊有“自清理”作用，所以焊縫很少產生冶金缺陷。摩擦焊機可控參數少，易形成優質、穩定、經濟性好的焊縫，摩擦焊接精度高。

慣性摩擦焊機包括主軸、尾座、導向罩、尾座位置調整機構和導向罩精度控制裝置，尾座位置調整機構為4塊尾座斜鐵，導向罩精度控制裝置為4塊導向罩斜鐵，導向罩通過內六角螺栓安裝在尾座上。在摩擦焊接過程中，特別是在航空發動機鼓筒類零件焊接過程中，為保證發動機轉子同軸度精度，需要進行摩擦焊機主軸與尾座側的同軸度精度調整，以滿足焊接后零件的同軸度要求，而傳統的焊機同軸度調整技術由于是在非焊接狀態下進行測量并獲得的，所以無法準確反映出主軸與尾座零件在焊接狀態下真實的相對位置，這樣直接導致了焊接正式件的零件同軸度常常無法滿足要求而超差，也沒有充分挖掘出焊機的潛力。造成壓氣機轉子動平衡數值超差，零件呈報處理。

慣性摩擦焊機焊接壓力為380噸，在焊接高溫合金組件時焊機主軸側需要配重重達5噸的3個大飛輪，并且大飛輪需要不斷拆卸與安裝，在5噸重的飛輪壓力的作用下主軸相對尾座側之間的同軸度在非焊接狀態下經常處于0.02mm-0.18mm偏心的狀態，即主軸側下沉，這樣第一導致了當焊機主軸插入尾座時與尾座上的導向罩軸承發生嚴重的擠壓現象，嚴重磨損了主軸表面，破壞了焊機精度，第二就是導致在非焊接狀態下測量不能得到焊機在焊接狀態下主軸與尾座之間真實的同軸情況，用這種狀態的測量數據調整焊機主軸與尾座之間的同軸度將很容易導致焊接零件的同軸度超差。非焊接狀態下的主軸和尾座之間同軸度測量是指在主軸側安放1個三角支架，在支架上安裝百分表，隨著主軸的轉動表針測量尾座上的相關基準面的徑跳值，用這樣的方法來檢查同軸度勢必將主軸傾斜的偏差帶到兩者之間的同軸度數值中來。如附圖5所示，假設尾座自身跳動為零的狀態下，如果在圖中“0”點處把表調零，那么主軸帶動百分表旋轉180°后由于主軸下沉的影響在180°的位置處百分表的跳動為△L，這個△L就是由于主軸下沉導致的主軸中心線與尾座中心線之間的差值，下沉越大，△L越大；如果以這種狀態進行主軸與尾座之間的精度調整，比如說尾座與主軸同軸度調整為“0”對“0”，那么實際上兩者之間還存在著△L/2的徑向偏差，所焊接出來的零件的徑向同軸度很有可能跳動值為△L/2，而在實際生產中我們也曾驗證了上述情況是真實存在的，比如調整為“0”對“0”時焊件焊后同軸度為0.25mm左右。已經屬于嚴重超差(要求在0.1mm以內)。這些都證明在非焊接狀態下將主軸與尾座調整成“0”對“0”的狀態是不能焊接出合格產品的。

而焊機處于焊接狀態(頂撞狀態)時，即主軸套入尾座導向罩中時尾座側在295.7MPa焊接壓力的作用下將主軸牢牢地頂正了，使主軸下沉現象消失，△L偏差情況也消失，此時主軸與尾座之間的相對位置處于直線平行狀態，所以說在焊接壓力作用下才是主軸與尾座之間真實的位置狀態，這與非焊接狀態時(主軸尾座分離)的主軸與尾座之間的相對位置狀態是不一致的，這就使在非焊接狀態下使用上述三角表架方法進行的同軸度測量和調整并沒有真正反映出焊接狀態時主軸和尾座之間的真正的相對位置。

發明內容

本發明提供一種調整慣性摩擦焊機主軸側與尾座側同軸度的專用方法，保證了摩擦焊零件的同軸度，有效減少了因同軸度以及動平衡量不合格而產生的廢品率。