《航空發(fā)動機維修技術(shù)》-課件：焊接修理工藝

熔焊修理工藝-1《航空發(fā)動機修理技術(shù)》航空維修工程學(xué)院熔焊的分類和特點熔焊(FusionWelding)是將焊接部位的金屬局部加熱至熔化狀態(tài)，加入或不加入熔融的填充金屬而形成熔池，待熔池冷卻凝固后，形成牢固的焊縫，是航空發(fā)動機翻修常用的焊接方法。本節(jié)主要介紹：鎢極惰性氣體保護焊、電子束焊、等離子弧焊。激光焊(LBW)鎢極惰性氣體保護焊(TIG)熔焊的類型等離子弧焊(PAW)電子束焊(EBW)電阻焊（RW）鎢極惰性氣體保護焊PART01鎢極惰性氣體保護焊鎢極惰性氣體保護焊鎢極惰性氣體保護焊是在惰性氣體的保護下，利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲（如果使用填充焊絲）的一種焊接方法，又稱為鎢極氬弧焊（見圖）。鎢極惰性氣體保護焊鎢極惰性氣體保護焊

鎢極氬弧焊可用于幾乎所有金屬和合金的焊接，但由于其成本較髙，通常多用于焊接鋁、鎂、鈦等。缺點：熔深淺，熔覆速度小，效率低。過大的電流會引起鎢極蒸發(fā)，污染熔池；電子束焊PART02電子束焊陰極被燈絲加熱到2600K，并發(fā)射大量的電子。這些電子在高壓電場的作用下，經(jīng)電磁透鏡聚焦成電子束，高速轟擊工件表面(160000km/s)。電子動能瞬間變成熱能（能量密度是普通電弧的1000倍），適于稀有和難熔金屬的焊接和普通材料的高精度焊接。電子束焊電子束焊優(yōu)缺點電子束焊接修理方法常常用來修復(fù)航空發(fā)動機上那些已經(jīng)超出打磨修理極限或者外形修理極限的零部件。電子束焊的優(yōu)點：

(1)功率密度高；

(2)快速、精確地控制；(3)穿透能力強；(4)焊接速度快；(5)焊件變形??；電子束焊的缺點：

（1）設(shè)備復(fù)雜，價格昂貴；（2）焊件的尺寸受到真空室尺寸的限制；

（3）焊前對焊件的加工、裝配要求比較嚴格；

（4）電子束易受雜散的電磁場的干擾，影響焊接質(zhì)量；

（5）電子束焊接過程中，將產(chǎn)生X射線。電子束焊電子束焊優(yōu)缺點CFM56發(fā)動機風扇葉片電子束焊接補片修理新材料被焊接進零件的缺陷部位然后再打磨到零件的起始形狀尺寸。CFM56發(fā)動機風扇葉片電子束焊接補片修理如圖所示。電子束焊電子束焊機及應(yīng)用目前全世界約有8000臺電子束焊機在工業(yè)部門及實驗室中應(yīng)用。｀＇_.7..,等離子弧焊PART03等離子弧焊等離子弧焊是在鎢極氬弧焊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種焊接方法。鎢極氬弧焊使用的熱源是常壓狀態(tài)下的自由電弧，簡稱自由鎢弧。等離子弧焊等離子弧焊等離子弧焊用的熱源，是將自由鎢弧壓縮強化之后而獲得電離度更高的電弧等離子體，稱等離了弧，又稱壓縮電弧。按焊縫成形原理，等離子弧有兩種基本焊接方法:熔透型等離子弧焊：又可稱為微束等離子弧焊。穿透型等離子弧焊：也稱小孔型等離子弧焊。等離子弧焊等離子弧焊等離子弧焊主要應(yīng)用于銅合金，鎳合金，鈦合金以及不銹鋼等。等離子弧焊工藝特點（1）由于等離子弧弧柱溫度高，能量密度大，因而對焊件加熱集中，熔透能力強，在同樣熔深下其焊接速度比TIG焊高，故可提高焊接生產(chǎn)率。此外，等離子弧對焊件的熱輸入較小，焊縫截面形狀較窄，深寬比大，呈“酒杯”狀。熱影響區(qū)窄，其焊接變形也小。等離子弧焊等離子弧焊主要應(yīng)用于銅合金，鎳合金，鈦合金以及不銹鋼等。等離子弧焊工藝特點（2）由于等離子弧呈圓柱形，擴散角小，挺直度好，所以焊接熔池形狀和尺寸受弧長波動的影響小，因而容易獲得均勻的焊縫成形，而TIG焊隨著弧長的增加，其熔寬增大，而熔深減小。等離子弧焊等離子弧焊主要應(yīng)用于銅合金，鎳合金，鈦合金以及不銹鋼等。等離子弧焊工藝特點（3）由于等離子弧的壓縮效應(yīng)及熱電離充分。所以電弧工作穩(wěn)定，即使等離子弧在小電流焊時，仍能保證焊接過程非常穩(wěn)定，故可以焊接超薄構(gòu)件。等離子弧焊等離子弧焊主要應(yīng)用于銅合金，鎳合金，鈦合金以及不銹鋼等。等離子弧焊工藝特點（4）由于鎢極內(nèi)縮到噴嘴孔道里，可以避免鎢極與工件接觸，消除了焊縫夾鎢缺陷。同時噴嘴至工件距離可以變長，焊絲進入熔池容易。等離子弧焊等離子弧焊優(yōu)點由于等離子電弧具有較高的能量密度、溫度及剛直性，因此與一般電孤焊相比，等離子電弧具有下列優(yōu)點：(1)熔透能力強，在不開坡口、不加填充焊絲的情況下可一次焊透8~10mm厚的不銹鋼板；等離子弧焊等離子弧焊優(yōu)點由于等離子電弧具有較高的能量密度、溫度及剛直性，因此與一般電孤焊相比，等離子電弧具有下列優(yōu)點：(2)焊縫質(zhì)量對弧長的變化不敏感，這是由于電弧的形態(tài)接近圓柱形，且挺直度好，弧長變化對加熱斑點面積的影響很小，易獲得均勻的焊縫形狀；等離子弧焊等離子弧焊優(yōu)點由于等離子電弧具有較高的能量密度、溫度及剛直性，因此與一般電孤焊相比，等離子電弧具有下列優(yōu)點：(3)鎢極縮進水冷銅噴嘴內(nèi)部，不會與工件接觸，因此可避免焊縫金屬產(chǎn)生夾鎢現(xiàn)象；等離子弧焊等離子弧焊優(yōu)點由于等離子電弧具有較高的能量密度、溫度及剛直性，因此與一般電孤焊相比，等離子電弧具有下列優(yōu)點：(4)等離子電弧的電離度較高，電流較小時仍很穩(wěn)定，可焊接微型精密零件；等離子弧焊等離子弧焊優(yōu)點由于等離子電弧具有較高的能量密度、溫度及剛直性，因此與一般電孤焊相比，等離子電弧具有下列優(yōu)點：(5)可產(chǎn)生穩(wěn)定的小孔效應(yīng)，通過小孔效應(yīng)，正面施焊時可獲得良好的單面焊雙面成形。等離子弧焊等離子弧焊缺點(1)可焊厚度有限，一般在25mm以下；(2)焊槍及控制線路較復(fù)雜，噴嘴的使用壽命很低；(3)焊接參數(shù)較多，對焊接操作人員的技術(shù)水平要求較高。等離子弧焊等離子弧焊缺點適用于鎢極氯弧焊焊接的金屬包括不銹鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鐐、銅、蒙耐爾合金等，均可用等離子弧焊焊接。這種焊接方法常用于航空、航天、核能、電子、造船及其他工業(yè)部門。熔焊修理工藝-2《航空發(fā)動機修理技術(shù)》航空維修工程學(xué)院熔焊的分類和特點本節(jié)主要介紹：激光焊和電阻焊接。激光焊(LBW)鎢極惰性氣體保護焊(TIG)熔焊的類型等離子弧焊(PAW)電子束焊(EBW)電阻焊（RW）激光焊接PART04激光焊接激光焊激光焊是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進行焊接的一種高效精密的焊接方法，激光焊接屬于熔融焊接，如圖所示。激光束可由平面光學(xué)元件（如鏡子）導(dǎo)引，隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。激光焊接屬非接觸式焊接，作業(yè)過程不需加壓，但需使用惰性氣體以防熔池氧化，也可采用填料金屬。激光焊接激光焊是將高強度的激光束輻射至金屬面，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉(zhuǎn)化為熱能使金屬熔化后冷卻結(jié)晶形成焊接。光吸收產(chǎn)生熔池通過熱傳導(dǎo)混合再凝固激光焊接激光焊接的機理有兩種：熱傳導(dǎo)焊接當激光照射在材料表面時，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，將光能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱熔化，材料表面層的熱以熱傳導(dǎo)的方式繼續(xù)向材料深處傳遞，最后將兩焊件熔接在一起。激光焊接激光焊接的機理有兩種：激光深熔焊當功率密度比較大的激光束照射到材料表面時，材料吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能，材料被加熱熔化至汽化，產(chǎn)生大量的金屬蒸汽，在蒸汽退出表面時產(chǎn)生的反作用力下，使熔化的金屬液體向四周排擠，形成凹坑，隨著激光的繼續(xù)照射，凹坑穿人更深，當激光停止照射后，凹坑周邊的熔液回流，冷卻凝固后將兩焊件焊接在一起。電阻焊PART05電阻焊對焊（ButtWelding）點焊（SpotWelding）電阻焊的類型凸焊（ProjectionWelding）縫焊（SeamWelding）電阻焊就是將工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法。電阻焊利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。電阻焊方法主要有四種，即電焊、縫焊、凸焊、對焊。電阻焊點焊點焊（SpotWelding）是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩個柱狀電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點的電阻焊方法。點焊主要用于薄板焊接。點焊原理圖點焊設(shè)備電阻焊點焊點焊的工藝過程：①預(yù)壓，保證工件接觸良好。②通電，使焊接處形成熔核及塑性環(huán)。③斷電鍛壓，使熔核在壓力繼續(xù)作用下冷卻結(jié)晶，形成內(nèi)部組織致密、無縮孔、裂紋的焊點。

點焊原理圖電阻焊縫焊縫焊又稱滾焊，是點焊方法的發(fā)展，就其本質(zhì)來說與點焊基本相同。電阻焊凸焊

凸焊(ProjectionWelding)是點焊的另外一種形式；在一個工件上有預(yù)制的凸點，凸焊時，一次可在接頭處形成一個或多個熔核。電阻焊對焊對焊(ButtWelding)是使焊件沿整個接觸面焊合的電阻焊方法。對焊又可分為電阻對焊和閃光對焊。電阻焊電阻對焊電阻對焊是將焊件裝配成對接接頭，使其端面緊密接觸，利用電阻熱加熱至塑性狀態(tài)，然后斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。電阻對焊示意圖電阻焊對焊閃光對焊是將焊件裝配成對接接頭，接通電源，使其端面逐漸移近達到局部接觸，利用電阻熱加熱這些接觸點，在大電流作用下，產(chǎn)生閃光，使端面金屬熔化，直至端部在一定探度范圍內(nèi)達到預(yù)定溫度時，斷電并迅速施加頂鍛力完成焊接的方法。釬焊修理工藝《航空發(fā)動機修理技術(shù)》航空維修工程學(xué)院焊接修理工藝的簡介與概述焊接是將兩個或兩上以上的零件，在外界某種能量的作用下，借助于各零件接觸部位的原子或分子間的相互結(jié)合力連接成一個不可拆卸整體的工藝過程。被焊接起來的兩者可以是金屬與金屬、金屬與非金屬以及非金屬與非金屬。焊接修理工藝的簡介與概述

航空燃氣渦輪發(fā)動機零部件特別是熱段零部件如燃燒室、渦輪工作葉片、渦輪導(dǎo)向葉片等的工作環(huán)境惡劣，發(fā)動機長期運行后，這些部件往往會出現(xiàn)裂紋、缺損、燒蝕、變形、磨損等嚴重缺陷。焊接修理就是對有嚴重缺陷的或者失效的發(fā)動機冷段、熱段零部件進行焊接修復(fù)，對可修復(fù)的零部件進行再利用，避免過高成本的換件。焊接修理工藝的簡介與概述

大多數(shù)焊接修理方法的后續(xù)工序是熱處理，熱處理的目的是消除焊接區(qū)域殘余應(yīng)力。焊接修理工藝的簡介與概述

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先釬焊

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先熔焊

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先壓焊焊接修理工藝的分類焊接修理工藝的簡介與概述釬焊

釬焊是把比被焊金屬熔點低的焊料金屬加熱到熔化，但被焊金屬不熔化，熔化的焊料金屬在被焊金屬的間隙中凝固形成焊縫，從而以拋錨效應(yīng)達到相互結(jié)合的焊接方法翻修中常用的釬焊有銅焊和銀焊等，真空釬焊也已用在某些機種中。焊接修理工藝的簡介與概述熔焊熔焊是將焊接部位的金屬局部加熱至熔化狀態(tài)，加入或不加入熔融的填充金屬而形成熔池，待熔池冷卻凝固后，形成牢固的焊縫。翻修中常用的熔焊有氣焊、電弧焊、氬弧焊等，等離子弧焊和真空電子束焊也已應(yīng)用于某些機型的零部件修理中。熔焊示意圖焊接修理工藝的簡介與概述壓焊

壓焊是在焊接時施加一定的壓力，促使接觸處的金屬相結(jié)合的焊接方法。施加壓力時，被焊接金屬的接觸處可以加熱到塑性狀態(tài)，也可加熱到熔化狀態(tài)。翻修中常用的壓焊有點焊和縫焊等。壓焊釬焊PART01釬焊釬焊的概述釬焊（SolderingandBrazing）是利用熔點比母材（被釬焊材料）熔點低的填充金屬（稱為釬料或焊料），在低于母材熔點、高于釬料熔點的溫度下，利用液態(tài)釬料在母材表面潤濕、鋪展和在母材間隙中填縫，與母材相互溶解與擴散，而實現(xiàn)零件間的連接的焊接方法。釬焊釬焊的概述釬焊變形小，接頭光滑美觀，適合于焊接精密、復(fù)雜和由不同材料組成的構(gòu)件，如蜂窩結(jié)構(gòu)板、轉(zhuǎn)子葉片等。釬焊前對工件必須進行細致加工和嚴格清洗，除去油污和過厚的氧化膜，保證接口裝配間隙。軟釬焊釬焊釬焊的分類01按釬料熔點的不同分類

釬料熔點低于450℃的釬焊稱為軟釬焊，常用釬料是錫鉛釬料，它具有良好的潤濕性和導(dǎo)電性，廣泛用于電子產(chǎn)品、電機電器等。軟釬焊的接頭強度一般為60~140MPa。硬釬焊釬焊釬焊的分類01按釬料熔點的不同分類

釬料熔點高于450℃的釬焊稱為硬釬焊，常用釬料是黃銅釬料和銀基釬料。硬釬焊多用于受力較大的鋼和銅合金工件，以及工具的釬焊。硬釬焊的接頭強度為200~490MPa。烙鐵釬焊釬焊釬焊的分類02根據(jù)加熱熱源分類

用于細小簡單或很薄零件的軟釬焊?；鹧驸F焊釬焊釬焊的分類02根據(jù)加熱熱源分類

用可燃氣體與氧氣或壓縮空氣混合燃燒的火焰作為熱源進行焊接?；鹧驸F焊設(shè)備簡單、操作方便，根據(jù)工件形狀可用多火焰同時加熱焊接。浸沾釬焊