[发明专利]一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法

说明书

技术领域

本发明属于机械领域，具体涉及一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法。

背景技术

航空发动机压气机转子组合件，是发动机的关键件，由材料为GH4169的5级单盘通过惯性摩擦焊工艺连接而成，该零件结构复杂，内外型面加工空间狭小，敞开性差，尺寸精度及技术条件要求严格，其中盘与盘腹板之间的同轴度要求一直是设计重点要求的技术条件之一，其数值的高低直接影响着压气机转子的动平衡量的大小，甚至引起发动机喘振。

惯性摩擦焊接是一种固态焊接过程,即两个待焊零件，一个装夹在摩擦焊机主轴上，一个装夹在摩擦焊机尾座上，将主轴上的飞轮加速到预定的转速而产生出动能，然后脱开马达，靠飞轮的惯性继续旋转，这时液压油缸加压使两个零件接触并摩擦，随着飞轮速度的降低，飞轮上所储存的动能转化为摩擦所产生的热能，在飞轮扭矩和油缸压力的联合作用下对接触面产生强大的锻造作用而使两个零件焊接在一起。惯性摩擦焊是世界上最先进的连接技术之一。它焊出的焊缝为锻造的、超细的、等轴晶粒组织，摩擦焊缝接头强度等于甚至稍高于母材的强度，不产生与熔化和凝固有关的冶金缺陷，如气孔、夹杂和裂纹等。摩擦焊焊接接头为整体同步均匀加热，受力均匀，热输入速度快，热影响区窄。由于摩擦压力和扭矩的联合作用，摩擦焊有“自清理”作用，所以焊缝很少产生冶金缺陷。摩擦焊机可控参数少，易形成优质、稳定、经济性好的焊缝，摩擦焊接精度高。

惯性摩擦焊机包括主轴、尾座、导向罩、尾座位置调整机构和导向罩精度控制装置，尾座位置调整机构为4块尾座斜铁，导向罩精度控制装置为4块导向罩斜铁，导向罩通过内六角螺栓安装在尾座上。在摩擦焊接过程中，特别是在航空发动机鼓筒类零件焊接过程中，为保证发动机转子同轴度精度，需要进行摩擦焊机主轴与尾座侧的同轴度精度调整，以满足焊接后零件的同轴度要求，而传统的焊机同轴度调整技术由于是在非焊接状态下进行测量并获得的，所以无法准确反映出主轴与尾座零件在焊接状态下真实的相对位置，这样直接导致了焊接正式件的零件同轴度常常无法满足要求而超差，也没有充分挖掘出焊机的潜力。造成压气机转子动平衡数值超差，零件呈报处理。

惯性摩擦焊机焊接压力为380吨，在焊接高温合金组件时焊机主轴侧需要配重重达5吨的3个大飞轮，并且大飞轮需要不断拆卸与安装，在5吨重的飞轮压力的作用下主轴相对尾座侧之间的同轴度在非焊接状态下经常处于0.02mm-0.18mm偏心的状态，即主轴侧下沉，这样第一导致了当焊机主轴插入尾座时与尾座上的导向罩轴承发生严重的挤压现象，严重磨损了主轴表面，破坏了焊机精度，第二就是导致在非焊接状态下测量不能得到焊机在焊接状态下主轴与尾座之间真实的同轴情况，用这种状态的测量数据调整焊机主轴与尾座之间的同轴度将很容易导致焊接零件的同轴度超差。非焊接状态下的主轴和尾座之间同轴度测量是指在主轴侧安放1个三角支架，在支架上安装百分表，随着主轴的转动表针测量尾座上的相关基准面的径跳值，用这样的方法来检查同轴度势必将主轴倾斜的偏差带到两者之间的同轴度数值中来。如附图5所示，假设尾座自身跳动为零的状态下，如果在图中“0”点处把表调零，那么主轴带动百分表旋转180°后由于主轴下沉的影响在180°的位置处百分表的跳动为△L，这个△L就是由于主轴下沉导致的主轴中心线与尾座中心线之间的差值，下沉越大，△L越大；如果以这种状态进行主轴与尾座之间的精度调整，比如说尾座与主轴同轴度调整为“0”对“0”，那么实际上两者之间还存在着△L/2的径向偏差，所焊接出来的零件的径向同轴度很有可能跳动值为△L/2，而在实际生产中我们也曾验证了上述情况是真实存在的，比如调整为“0”对“0”时焊件焊后同轴度为0.25mm左右。已经属于严重超差(要求在0.1mm以内)。这些都证明在非焊接状态下将主轴与尾座调整成“0”对“0”的状态是不能焊接出合格产品的。

而焊机处于焊接状态(顶撞状态)时，即主轴套入尾座导向罩中时尾座侧在295.7MPa焊接压力的作用下将主轴牢牢地顶正了，使主轴下沉现象消失，△L偏差情况也消失，此时主轴与尾座之间的相对位置处于直线平行状态，所以说在焊接压力作用下才是主轴与尾座之间真实的位置状态，这与非焊接状态时(主轴尾座分离)的主轴与尾座之间的相对位置状态是不一致的，这就使在非焊接状态下使用上述三角表架方法进行的同轴度测量和调整并没有真正反映出焊接状态时主轴和尾座之间的真正的相对位置。

发明内容

本发明提供一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法，保证了摩擦焊零件的同轴度，有效减少了因同轴度以及动平衡量不合格而产生的废品率。