Temperature Measurering and controlling during EBW of hydraulic cylinder in Aero-Engine

       李立武 石 軍 王瓊波  李運(yùn)河  

 （西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司焊接技術(shù)研究所扁达，西安 710021）

摘  要：根據(jù)某發(fā)動(dòng)機(jī)液壓作動(dòng)筒獨(dú)特結(jié)構(gòu)對(duì)焊接過(guò)程的特殊要求，比較了焊接過(guò)程測(cè)溫的常用方法，并結(jié)合工裝制造乘碑、焊接參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，順利完成液壓作動(dòng)筒的真空電子束焊接及其焊接過(guò)程的溫度控制金拒，保證了液壓作動(dòng)筒焊接加工的設(shè)計(jì)要求兽肤。目前，該方法已成功應(yīng)用于液壓作動(dòng)筒的批量生產(chǎn)绪抛。

關(guān)鍵詞：液壓作動(dòng)筒资铡、電子束焊接、溫度控制

Abstract：Methodes in common use to measurer and control the aeroengine parts hydraulic cylinder’s temperature during the Electron Beam Welding are compared and selected according to it’s special structure . Welding process including the manufacture of welding fixture and welding parameter are also optimized to accomplish the hydraulic cylinder’s welding . at the end , we successfully completed the task and meet the customer’s  requirements. For the moment this methode has been used in practical batch producing.

Keywords:  hydraulic cylinder , electron beam welding , temperature controll

0        序    言

液壓作動(dòng)筒是我國(guó)某型發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)部件幢码，由蓋笤休、襯筒、活塞症副、橡膠密封圈等零件組成宛官。通過(guò)真空電子束焊將蓋和襯筒組裝起來(lái)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖（1）所視瓦糕。

   Fig.1 hydraulic cylinder in aero-engine

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定對(duì)焊接過(guò)程中有以下特殊要求：

1）組件溫升要小

由圖（1）可見(jiàn)液壓作動(dòng)筒內(nèi)多處使用了橡膠密封圈底洗，根據(jù)設(shè)計(jì)要求焊接過(guò)程中距焊縫中心20mm處，焊接過(guò)程中最高溫度不能超過(guò)100℃咕娄。如果溫升太高亥揖，就會(huì)燒傷，甚至燒毀密封圈柏咳，使密封圈失效绰瘾。

2）內(nèi)腔無(wú)飛濺物

一旦焊縫背面產(chǎn)生飛濺物或焊瘤脫落，流入液壓作動(dòng)筒內(nèi)腔柄倒，就會(huì)在活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)致筒體內(nèi)表面拉傷或密封圈損壞蚜雏，無(wú)法起到密封作用，導(dǎo)致整個(gè)液壓作動(dòng)筒報(bào)廢靡抓。

3）焊接變形要小

液壓作動(dòng)筒壁厚僅2mm附柜，焊接過(guò)程中易產(chǎn)生變形，造成液壓作動(dòng)筒活塞在無(wú)法正常運(yùn)動(dòng)簿混，因此設(shè)計(jì)要求其橢圓度不能超過(guò)0.02mm僚料。

綜合上述，一方面該組件對(duì)焊接變形有嚴(yán)格要求，另外由于組合焊接時(shí)內(nèi)腔焊縫附近裝配有橡膠密封件毡飒，因此球毙，對(duì)焊接過(guò)程組件溫度有嚴(yán)格限制，這就給焊接過(guò)程帶來(lái)特殊困難痪寻。飛濺物及變形可通過(guò)合理選擇接頭形式螺句、控制焊接工藝參數(shù)進(jìn)行控制，而組件溫升的嚴(yán)格控制技術(shù)方面缺乏積累和經(jīng)驗(yàn)橡类，因此壹蔓，焊接過(guò)程組件溫度的嚴(yán)格控制成為該組件能否成功組裝的關(guān)鍵，需要重點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)和摸索猫态。

1        真空室內(nèi)工件測(cè)溫方法的優(yōu)選

1.1測(cè)溫方法的優(yōu)選

公元前200一100年間，古希臘菲隆和希隆各自制造過(guò)一種以空氣膨脹為原理的測(cè)溫器披摄，其后亲雪，測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展形形色色，種類繁多疚膊。常用測(cè)溫方法分類及特點(diǎn)見(jiàn)表（2）义辕。由上表對(duì)比可見(jiàn)，由于需要在真空狀態(tài)下測(cè)溫寓盗，通過(guò)膨脹法灌砖、壓力法、電阻法傀蚌、熱輻射法均有其局限性晌叽。而采用K型熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，具有線性良好互聪、響應(yīng)快囊砰、精度較高、測(cè)溫范圍較寬突棉、記錄與控制適宜为惧、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，尤其是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施簡(jiǎn)便绒怯，可操作性強(qiáng)搬即，因此，我們選用K型電偶熱在電子束焊接過(guò)程對(duì)工件進(jìn)行測(cè)溫笑院。

表

（2）常用測(cè)溫方法分類及特點(diǎn)

Fig.2 Methodes in common use to measurer temperature

1.2測(cè)溫方法的實(shí)施

由于需要測(cè)量真空室內(nèi)工件的溫度贿桃，因此，首先需要解決熱電偶與工件的連接問(wèn)題类玉。實(shí)際加工中哑立，我們采用電容儲(chǔ)能焊將熱電偶焊到指定測(cè)溫部位，采用電容儲(chǔ)能焊金屬箔窄條固定熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線。補(bǔ)償導(dǎo)線接至真空電子束焊機(jī)預(yù)留的接線端子杰捂。在真空室外部相應(yīng)接線端子通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線連接至DR020R型數(shù)字溫度巡回檢測(cè)儀上舆床，使用該記錄儀可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程工件溫度的自動(dòng)測(cè)定、顯示嫁佳、監(jiān)控和記錄挨队。還可以讀取并打印熱電偶所測(cè)的焊接過(guò)程工件的溫度值。

在實(shí)際焊接時(shí)需要注意的是真空室內(nèi)部連接熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)該繞工件兩圈蒿往，并留適當(dāng)裕量后再接至真空電子束焊機(jī)預(yù)留的接線端子盛垦，防止焊接過(guò)程中因工件回轉(zhuǎn)，將熱電偶拉斷瓤漏，影響測(cè)溫及焊接工作的正常進(jìn)行腾夯。

2        真空電子束焊時(shí)工件溫度的控制

實(shí)踐中通過(guò)采用散熱工裝和優(yōu)選焊接參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)工件溫升的控制。采用了一對(duì)厚約30㎜半圓柱形銅制散熱塊蔬充，與液壓作動(dòng)筒外表面緊密貼合蝶俱，起到輔助散熱作用。

首先饥漫，通過(guò)模擬件進(jìn)行工藝試驗(yàn)榨呆，優(yōu)選焊接參數(shù)如下：

加速電壓：    150KV  

焊接電流：    7.5mA

聚焦電流：  2088 mA  

焊接速度：   20㎜/s

焊接后對(duì)模擬件進(jìn)行目視、X光拍斜、熒光檢驗(yàn)行删，無(wú)未焊透、裂紋惹炕、氣孔等缺陷偶嘁。同時(shí)作金相解剖檢驗(yàn)，反面成形良好睦氧、無(wú)飛濺物產(chǎn)生撩怀。

實(shí)際測(cè)量結(jié)果為：在距焊縫中心20㎜處近縫區(qū)溫升為62℃，工件溫升控制有效滿足設(shè)計(jì)要求揽此。

在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上双竣，我們進(jìn)行了實(shí)際組件的焊接∷衣福總計(jì)完成近百件組件的焊接渤尚，無(wú)一廢品，且焊后筒體橢圓度小于0.005㎜听誓，幾何尺寸符合設(shè)計(jì)圖要求催杆。

3 結(jié)論

電子束焊接組裝液壓作動(dòng)筒時(shí)測(cè)溫方法選擇經(jīng)濟(jì)、實(shí)用瑞你，工件溫度控制過(guò)程簡(jiǎn)單酪惭、有效希痴。所加工的零件經(jīng)實(shí)際測(cè)量筒體橢圓度增加不超過(guò)0.005mm，距焊縫20mm處焊接過(guò)程中溫度約為62℃春感，工件溫升控制有效滿足設(shè)計(jì)要求砌创，已經(jīng)投入批量生產(chǎn)。該方法也適用于焊接過(guò)程中對(duì)組件的溫度有特殊要求的其他零件的焊接鲫懒。