扩压器钎焊流道高度控制的技术研究

周剑峰（中航湖南通用航空发动机有限公司，湖南 株洲 412000）

扩压器钎焊流道高度控制的技术研究

周剑峰
（中航湖南通用航空发动机有限公司，湖南 株洲 412000）

扩压器是航空发动机压气机部件的比较典型的部件之一，此类零件气流流道高度控制是关键。由于流道高度公差小，钎焊在1038℃的真空炉中热变形不可避免，所以高度的最大最小值控制是整个零件控制的关键。

扩压器；流道高度；热变形

1 描述问题和背景情况

航空发动机中有很多种扩压器，都是给燃烧室提供高压气体，流道高度都是有个面积或高度的值，这个值是与涡轮工作匹配的，或大或小都会影响发动机性能。而流道高度公差一般最终要求都是0.1-0.2，由于热变形难度很大，现以汉胜公司产的扩压器为例，简单阐述了流道控制的工艺改进。

2 工艺技术主要难点

2.1 设计要求

轴向径向扩压器零件的流道高度为6.3mm，按产品技术条件，6.3尺寸公差为±0.05，这个是最终尺寸，如何让这个尺寸稳定在6.3是一个难点。

2.2 常规钎焊方法——“正面钎焊法”

真空钎焊填钎料的常规方法“正面钎焊法”，即对钎焊粘接处直接加钎料。这样加的是粘带钎料，会使叶片增高，为减少又能够完全焊好叶片，我们选择了0.15的粘带钎料。流道高度在真空钎焊前会增加0.15。真空钎焊后0.15会熔化，回到叶片原始高度。运用“正面钎焊法”，运用此方法的缺点：真空钎焊后的流道高度与钎料的熔化后的变化有联系，如果钎料流动性差或者多余物等影响，会使通道高度超差，运用“正面钎焊法”，产品合格率为50%以上。

2.3 新工艺方法——“反面钎焊法”

统计4批次加工完后的扩压器发现，此0.15mm的粘带钎料在钎焊后会熔化流动，厚度减少到0.14-0.11不等，但是会有50%的零件由于钎料的流道性等原因造成高度减少0.05以内，这样流道高度就会造成尺寸链超差。为了成功让产品上年产500件的批生产目标，我们与国内外技术专家进行交流，才有新的方法“反面钎焊法”，直接在榫头加料，不对流道高度造成任何影响，原理是利用榫头与叶型槽的间隙，钎料在流动性的作用下进行对反面的叶片进行粘接钎焊。此方法的优点：钎焊后流道高度理论上是无变化的（不考虑热变形），运用“反面钎焊法”，产品合格率为95%。

2.4 热变形的控制

2.4.1 真空钎焊夹具的改进

伴随着钎焊方法的改进，产品合格率能够达到95%，但是热变形一直是我们头疼的问题。由于钎焊的温度为1038℃，由于封盖整个面只有1.5厚度，加热冷却之后封盖进行自身应力的释放，同时由于零件自身结构刚性的特点，产生有规律的变形。如图1所示，零件的流道高度从通道入口出延伸到通道出口处，发生有规律的变化，越变越大，由于变化范围超过0.19，所以流道高度最大最小值超差。图1这个是我们从小批生产中统计的数据，充分说明热变形对我们产品影响很大。封盖通道面已经产生锥度，本体也产生椭圆。我们分析是封盖下面有安装边，有一定的重量，所以流道高度在入口处偏低，在出口处没有加工筋，零件本身不能控制自身的变形，处于一种“自由状态”，所以我们对此处进行夹具辅助，减少变形，流道入口及出口在安装边及石墨环的重力下已经没有出现大的变形，但是中间由于榫头没有压紧面，已经出现向上的变形，但是由于两边的压紧固定，变形已经得到较好的控制，基本不会超过6.35，整个流道最大最小值保证在6.3±0.05范围内。

2.4.2 单件尺寸的改进

为减少热变形，第一，工艺流程上安排单件粗加工后稳定处理以减少热变形；第二，特别是叶片高度必须控制在一个较小的公差范围内，此叶片高度我们定为关键尺寸（6.24±0.01），同时流道面的平面度也要严格控制；第三，两个单件组合后、真空钎焊前流道高度严格控制在6.25-6.31，平均值在6.30以内。

按“反面钎焊法”，流道入口能控制不小于6.25，最高出不超过6.35。通过2.4.1及2.4.2的改进，通过数百件产品的跟踪和数据统计，产品的合格率已经达到99%以上，接近100%。

3 总结

3.1 新颖的工艺方法

工艺方法是我们的构思，面对常规的工艺我们用成熟的工艺，面对比较新奇的要求我们就要有些新颖的工艺方法去解决，会产生更好的效果，这个扩压器虽然能够批生产，但是还有一些我们可以改进改善的地方的，这个方法很新颖，但是需要尝试与验证，目前我们没有试验件，等待以后有类似的新品或试验件才能去试，但是这些思想还是保持下来。

按现在方法钎焊后，零件椭圆很大，我们在外面加一个约束环，防止变形，而真空钎焊后我们可以轻松松开螺钉，控制圆度。按照新的思路，制作新的配重块，避开榫头，压紧中间地方，控制中间鼓起的热变形。

3.2 不足之处

此产品虽然上批生产，工艺成熟度已经达到一个稳定状态，但是还是有很多可以改进的地方，例如单件毛坯可以用铸件代替锻件，减少切削余量，可以减少热变形；单件封盖也可以再出口处加个加强筋，以控制零件的加工热变形等等，当然这些一方面要得到客户工程批准验证，例如发动机试车，设计图的更改。这个只有把这些思想保留，放到以后类似的新品新机型上。热变形已经是我们机械加工，特别是航空制造技术上一个典型的难题，如何避免热变形是我们以后继续研究的一个大课题。

[1]郑医， 王广海， 宋健，等. 不锈钢真空钎焊扩压器的缺陷检查与控制技术[J].航空制造技术， 2012（13）.

TH452

A

周剑峰（19820309），男，湖南省株洲市人，工作单位：湖南省通用航空发动机公司，职务：质量部长，研究方向：焊接工艺控制。