燃烧室机匣安装座焊接失效分析及工艺改进

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1、督枣藏术碍究2014年6月第3期燃烧室机匣安装座焊接失效分析及工艺改进-范利梁杨致顺蔺晓超刘秀芬(北京动力机械研究所，北京100074)摘要：为解决某型号发动机燃烧室机匣安装座焊缝背面裂纹问题，利用工业视频内窥镜、金相检验、扫描电镜等手段对裂纹的形貌、深度、断口组织进行了分析，结合裂纹出现的位置及产品结构确定了裂纹的性质及产生原因。通过采取工艺措施，有效地解决了产品焊接裂纹问题。关键词：焊接裂纹；结构分析；工艺改进WeldingFailureAnalysisandProcessImproVementof

2、MountingBaseinFlameChanlberFanLiliallgYaIlgZhishunLinXiaochaoLiuXiufen(BeijingPowerMachine巧Institute，Beijing100074)Abstract：InordertosolVeⅡleturbiIleengine’sweldingcrackproblemsappe撕ngonmebackofmountillgbase，Videoendoscope，metallographicexamination，sc锄in

3、gelectmnmicmsc叩ywereusedto锄alyzetllemo叩holo趴depthand仔actureofweldingcrack．CombinedwiⅡllocation锄dpmductsmlctIlre，也epropenies蛆dre嬲onsthatcausedcrackweredetemlined．ThecmckpmblemsofweldiIlgproductswereefl’ectiVelysolVedbyadoptingtecllllicalmeaSUreS．Keywords：

4、weldingcrack：smJctureanalysis；processingimproVement1引言燃烧室机匣是涡扇发动机中的重要承力部件，主要承受径向力、轴向力、扭矩、弯矩、惯性力以及振动等多种负荷，其质量的好坏对发动机具有重要的影响⋯。图l所示为燃烧室机匣焊接结构示意图，主要由内壳、外壳、安装座、扩压叶片、简体和法兰盘组成。其中，内壳、外壳通过扩压叶片钎焊连接；外壳、筒体和法兰盘通过2道自动氩弧焊环焊缝连接；安装座通过手工氩弧焊与外壳、简体和法兰盘连接而成。内壳、外壳、法兰盘和简体所用材料为

5、马氏体不锈钢1CrllNi2W2MoV；安装座采用不锈钢(ZGlCrl7Ni3)铸件。由于产品受焊缝集中、焊缝重合及零件焊接性较差等因素影响，在生产中安装座处手工氩弧焊焊接质量不够稳定。图1燃烧室机匣焊接结构示意图l一外壳2一内壳3—扩压叶片4一安装座5一简体6一法兰盘2焊接分析及原因定位敝甲甘v动发向方究研业争造带与殴械机币程[％7l0粱m利H范加介。期简术日储黻蠕H湖造技术研究航天制造技术2．1焊接裂纹检验用内窥镜对产品进行多余物和安装座焊缝检查时，先后发现多件产品安装座的焊缝热影响区存在裂纹。利用

6、工业内窥镜对焊缝的深度进行检测，大多数深度在0．1～0．3mm之间，少数裂纹深度在0．5IIlrn左右，长度在0．5～3mm之间，宽度为0．1mm左右。图2所示为图像采集得到的不同裂纹形貌特征。裂纹外观形貌存在3种类型。裂纹一形貌特征：单条曲线状裂纹，出现在靠近原环焊缝熔合线的热影响区。此种裂纹在生产过程中出现几率较大。裂纹二形貌特征：裂纹呈发散状，断口边缘有明显的氧化特征，内表面有焊漏。裂纹三形貌特征：单条笔直状裂纹，裂纹位置与简体旋压纹基本重合。c裂纹三宏观形貌图2裂纹形貌为了确定裂纹性质和准确分析

7、裂纹产生的原因，对产品进行理化检验。利用机械方法对裂纹区域分解并对断口进行金相及能谱分析。图3所示为第一种裂纹的断口金相图，断口呈亮红色，断面呈熔融自由表面形貌，为沿晶形貌，特征表明开裂的性质为脆性断裂。将断口清洗后置于扫描电镜下进行能谱分析，能谱分析表明(见图4)，断口表面除基体元素外还含有大量的Cu和Mn元素，与外表面裂纹附近区域成分一致。说明焊接过程中钎料发生熔化并进入熔焊焊缝中。图3裂纹一断口形貌图4裂纹一能谱分析裂纹二位于焊缝的热影响区内，深约0．44蚴，裂纹内部部分区域存在亮白色物质。将试样

8、浸蚀后观察，裂纹附近组织为回火组织。对裂纹内部物质进行能谱分析，主要含有Cu、Mn、Cr、Fe、Co等元素。对裂纹附近区域(热影响区)及远离焊缝基体进行显微硬度测试，结果表明热影响区硬度和远离焊缝区域基体硬度未见明显差异。对裂纹三断口进行能谱分析，其合金元素及含量为：Crl2．4％、Nil．5％、M00．7％、W2．6％、V0．3％、Si0．3％，余Fe。谱能分析结果表明基体所用材料主合金元素基本符合lCrllNi2W2Mov要求。15一连