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[摘要]随着高新技术的快速发展，发动机设计理念的不断提升、改进，管路自动焊接技术被广泛应用。针对自动焊焊接工艺开展了广泛的研究，并取得了显著的技术进步。产品的工艺技术水平直接影响到产品的加工质量、效率、成本和企业的生产能力，因此提高产品的工艺技术水平具有十分重要意义。本文主要针对小直径薄壁多层管的自动焊接进行详细论述，以解决产品制造瓶径问题。
[关键词]小直径薄壁多层管自动焊接
中图分类号:563337483 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0249-01
1 引言
焊接是发动机管路最重要的连接方式，而实行焊接自动化是实施精品制造的重要途径和手段。由于管路结构、管径尺寸的限制，部分管路无法实现自动焊接，但有些管路结构采用自动焊接后可以有效提高零件焊接合格率及焊接质量。针对航空发动机复杂的管路系统，本文主要介绍小直径薄壁多层管自动悬弧焊的焊接研制过程，需自动焊接的管径规格为Ф2.5～Ф5、壁厚为0.2～0.6mm，两处焊缝之间的距离为8～10mm。该组件原为内、外两次钎焊的连接方式。因管壁较薄、体积较小，手工钎焊加热温度不易控制，第二次钎焊会造成第一次焊缝钎料的再次熔化流淌，并且零件母材经过一次加热、氧化后易造成第二次钎焊时钎料流动性不好、焊缝处钎料渗透量不足，影响焊接质量。同时焊缝进行无损检查时两次钎焊缝部分重合，因此无法判断焊缝处焊接质量，因此选用自动悬弧焊进行组件焊接。
2 自动悬弧焊原理
自动悬弧焊即钨极惰性气体保护焊也称TIG焊[1]，是以纯钨或活化钨作为电极，在惰性气体的保护下进行的电弧焊。管子与零件是通过两侧的铝合金夹瓣夹紧定位的，夹瓣也是氩气保护腔的一部分，并在焊接时形成焊接电回路。在充满氩气的焊管钳内，两个对接的管状零件不动，焊接时钨极沿零件圆周轨迹围绕焊缝旋转，钨极端部与被焊接母材间产生电弧对母材进行焊接，焊接时零件内腔通氩气保护。焊接参数为数学公式化，是通过将整个焊接过程分段，调整每段相关参数值来保证整个过程的焊接质量。可调工艺参数多，可精确地控制焊接热输入和熔池的形状和尺寸，焊接质量可靠，缺陷可控。
3 组件焊接方式改进
按自动悬弧焊设备结构，在满足导管组件装配的前提下，将组件焊接方式更改为熔焊方式。该种焊接方式的两条焊缝互不干涉，加之自动焊接焊缝宽度可控，可以明确判断焊缝的焊接质量。组件更改前、更改后焊接方式见图一、图二；
4 组件焊接工艺试验
4.1 設备参数
自动悬弧焊机自身带有一台专用电脑，用来编制焊接控制程序，焊接程序可以存储在电脑和焊机存储器内，焊接时调用焊机内专用程序运行即可。焊接参数主要由以下几个参数决定：峰值电流也称脉冲电流、基值电流、脉冲频率、峰值百分比、旋转速度、分段时间、旋转方式：（正转/反转，焊接时钨极的旋转方向）、起弧电流、收弧电流、上坡时间：（从起弧电流过渡到焊接电流的时间）、下坡时间：（从收弧电流过渡到收弧电流的时间）分段：在焊接周期内可以分成若干段，在每段内的参数可以根据零件材料及壁厚进行调整。
4.2 焊接工艺试验
选用与小直径薄壁多层管相同结构及材料的模拟试件进行工艺试验，摸索悬弧焊焊接参数。由于导管直径的减小，焊接电流和钨极转速越大，控制分段越多，收弧要求越高，散热效果也不如管径较大的导管、热影响明显，易出现焊缝不均匀、收弧太长等现象。同时焊接时的氩气流量、钨极与导管的接触距离也十分重要。因此借助壁厚为0.8mm的小直径导管自动焊接经验，进行小直径薄壁多层管焊接参数调试。试验时同样是按从内到外的次序分步进行焊接，并设计了两次焊接专用装配定位工装及铝合金夹瓣，以保证整个组件的焊接尺寸。通过大量的焊接试验，摸索出小直径薄壁多层管最佳自动焊接参数，参数中的起弧电流应尽量温和（靠电流的峰值和基值混合控制），中间阶段需要平稳过渡，收弧应快速平滑，焊接时应尽量避免参数的突变或者变化过大。试件焊接后进行无损检查、密封性检查焊接质量，均满足设计要求。具体操作过程及焊接程序如下：
小直径薄壁多层管自动焊接操作时，需将导管装配于焊管钳内，并用铝合金夹瓣夹紧定位，多层管与装夹定位孔同轴，不允许偏斜。钨极与多层管的距离为2～3mm，在管钳内及导管内腔中通氩气保护，调用已存储在电脑中的焊接程序进行焊接。
5 结束语
该项攻关在导管组件自动焊工艺试验及满足设计装配强度基础上，采用新颖的焊接方式及焊缝位置结构，即保证了零件的焊接质量及使用性能，又便于零件焊接后焊缝的质量判定。零件焊接后检查结果证明，能够满足设计图中的技术要求，这种方法行之有效，显示了一定的技术优势。同时减少人为因素对焊接质量的影响，在提高导管组件焊接合格率的同时也省去了钎焊后除焊药等周转工序，缩短了生产周期，对焊工技术水平要求较低，降低了工人的劳动强度及加工成本。目前此种结构的零件已实现了自动悬弧焊工程化应用。
参考文献
[1] 气体保护焊工艺基础，殷树言编著，机械工业出版社.
作者简介
訾雁，工程师；工作单位，现工作于沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司导管喷嘴加工厂技术科.
[关键词]小直径薄壁多层管自动焊接
中图分类号:563337483 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0249-01
1 引言
焊接是发动机管路最重要的连接方式，而实行焊接自动化是实施精品制造的重要途径和手段。由于管路结构、管径尺寸的限制，部分管路无法实现自动焊接，但有些管路结构采用自动焊接后可以有效提高零件焊接合格率及焊接质量。针对航空发动机复杂的管路系统，本文主要介绍小直径薄壁多层管自动悬弧焊的焊接研制过程，需自动焊接的管径规格为Ф2.5～Ф5、壁厚为0.2～0.6mm，两处焊缝之间的距离为8～10mm。该组件原为内、外两次钎焊的连接方式。因管壁较薄、体积较小，手工钎焊加热温度不易控制，第二次钎焊会造成第一次焊缝钎料的再次熔化流淌，并且零件母材经过一次加热、氧化后易造成第二次钎焊时钎料流动性不好、焊缝处钎料渗透量不足，影响焊接质量。同时焊缝进行无损检查时两次钎焊缝部分重合，因此无法判断焊缝处焊接质量，因此选用自动悬弧焊进行组件焊接。
2 自动悬弧焊原理
自动悬弧焊即钨极惰性气体保护焊也称TIG焊[1]，是以纯钨或活化钨作为电极，在惰性气体的保护下进行的电弧焊。管子与零件是通过两侧的铝合金夹瓣夹紧定位的，夹瓣也是氩气保护腔的一部分，并在焊接时形成焊接电回路。在充满氩气的焊管钳内，两个对接的管状零件不动，焊接时钨极沿零件圆周轨迹围绕焊缝旋转，钨极端部与被焊接母材间产生电弧对母材进行焊接，焊接时零件内腔通氩气保护。焊接参数为数学公式化，是通过将整个焊接过程分段，调整每段相关参数值来保证整个过程的焊接质量。可调工艺参数多，可精确地控制焊接热输入和熔池的形状和尺寸，焊接质量可靠，缺陷可控。
3 组件焊接方式改进
按自动悬弧焊设备结构，在满足导管组件装配的前提下，将组件焊接方式更改为熔焊方式。该种焊接方式的两条焊缝互不干涉，加之自动焊接焊缝宽度可控，可以明确判断焊缝的焊接质量。组件更改前、更改后焊接方式见图一、图二；
4 组件焊接工艺试验
4.1 設备参数
自动悬弧焊机自身带有一台专用电脑，用来编制焊接控制程序，焊接程序可以存储在电脑和焊机存储器内，焊接时调用焊机内专用程序运行即可。焊接参数主要由以下几个参数决定：峰值电流也称脉冲电流、基值电流、脉冲频率、峰值百分比、旋转速度、分段时间、旋转方式：（正转/反转，焊接时钨极的旋转方向）、起弧电流、收弧电流、上坡时间：（从起弧电流过渡到焊接电流的时间）、下坡时间：（从收弧电流过渡到收弧电流的时间）分段：在焊接周期内可以分成若干段，在每段内的参数可以根据零件材料及壁厚进行调整。
4.2 焊接工艺试验
选用与小直径薄壁多层管相同结构及材料的模拟试件进行工艺试验，摸索悬弧焊焊接参数。由于导管直径的减小，焊接电流和钨极转速越大，控制分段越多，收弧要求越高，散热效果也不如管径较大的导管、热影响明显，易出现焊缝不均匀、收弧太长等现象。同时焊接时的氩气流量、钨极与导管的接触距离也十分重要。因此借助壁厚为0.8mm的小直径导管自动焊接经验，进行小直径薄壁多层管焊接参数调试。试验时同样是按从内到外的次序分步进行焊接，并设计了两次焊接专用装配定位工装及铝合金夹瓣，以保证整个组件的焊接尺寸。通过大量的焊接试验，摸索出小直径薄壁多层管最佳自动焊接参数，参数中的起弧电流应尽量温和（靠电流的峰值和基值混合控制），中间阶段需要平稳过渡，收弧应快速平滑，焊接时应尽量避免参数的突变或者变化过大。试件焊接后进行无损检查、密封性检查焊接质量，均满足设计要求。具体操作过程及焊接程序如下：
小直径薄壁多层管自动焊接操作时，需将导管装配于焊管钳内，并用铝合金夹瓣夹紧定位，多层管与装夹定位孔同轴，不允许偏斜。钨极与多层管的距离为2～3mm，在管钳内及导管内腔中通氩气保护，调用已存储在电脑中的焊接程序进行焊接。
5 结束语
该项攻关在导管组件自动焊工艺试验及满足设计装配强度基础上，采用新颖的焊接方式及焊缝位置结构，即保证了零件的焊接质量及使用性能，又便于零件焊接后焊缝的质量判定。零件焊接后检查结果证明，能够满足设计图中的技术要求，这种方法行之有效，显示了一定的技术优势。同时减少人为因素对焊接质量的影响，在提高导管组件焊接合格率的同时也省去了钎焊后除焊药等周转工序，缩短了生产周期，对焊工技术水平要求较低，降低了工人的劳动强度及加工成本。目前此种结构的零件已实现了自动悬弧焊工程化应用。
参考文献
[1] 气体保护焊工艺基础，殷树言编著，机械工业出版社.
作者简介
訾雁，工程师；工作单位，现工作于沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司导管喷嘴加工厂技术科.