氩弧焊配件(航空发动机中最重要的承力构件-中介机匣)

Posted 2023-05-30

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在航空发动机中，中介机匣是发动机最重要的承力构件，相当于人体的骨架，直接影响着航空发动机的性能，需要具有高可靠性和长寿命，铸造钛合金中介机匣对现代航空发动机不可或缺，目前世界上只有少数国家掌握了中介机匣整体铸造技术。

发动机的推力主要通过中介机匣、主推力安装节和辅助推力安装节传递到飞机上，其中，中介机匣承受着发动机的整体重量、振动、机动过载、四个自由度的复杂受力。因此，中介机匣需要与高压压气机、低压压气机、支点轴承座等部件紧密结合，研制要求很高。

中介机匣具有尺寸大、结构复杂、壁薄、面积大的结构特点，制造难度非同一般，传统的制造方法是将复杂结构分解为十几或几十个较为简单的结构件进行制造，再采用焊接或铆接等方式连接成整体结构。

由此制造的中介机匣结构钢性较低，大量焊缝和铆钉增加了结构重量，制造过程质量控制难度大而且复杂，制造周期长。中介机匣需要在高温、高压下工作，环境异常苛刻。

在发动机工作过程中，机匣轴向载荷在10吨左右，最高温度载荷150℃左右，主要承受机动载荷、气动载荷和温度载荷等三种载荷。

机动载荷的最大时刻是在飞机起飞和最大爬升状态；气动载荷主要是支点轴承和安装边的气体轴向力；温度载荷主要是中介机匣内外涵气流和滑油腔的温度载荷，温度在110℃-150℃之间。

如今，采用钛合金精密铸造技术能够实现中介机匣复杂结构的一次完整成形，不仅能减轻结构重量，还可以显著提高结构刚性，简化加工装配过程。

目前，中介机匣作为航空发动机的重要部件，其尺寸精度的要求非常高，然后在铸造钛合金中介机匣的过程中，机匣的外涵流道会出现尺寸缺失的问题，针对外涵流道尺寸的缺失采用手工氩弧焊的方式进行修复，但由于中介机匣的外涵流道属于大型的薄壁弧面，并且其材料通常为导热性能较差弹性模量较低的钛合金。

特别是这些尺寸缺失的位置集中在大面积薄壁的弧面上，无论采用何种焊接方法和工艺参数，都无法完全解决焊尺寸过后的变形问题，尤其是这些尺寸补焊的面积有比较大，更容易发生明显的变形。

由于外涵流道结构复杂并且补焊工作量较大，所以无法通过单一的石墨块实现在对铸造钛合金薄壁外涵流道进行尺寸补焊操作过程中防止其变形。