[发明专利]一种飞机发动机排气管端头法兰的激光焊接方法

说明书

本发明涉及一种飞机发动机排气管端头法兰的激光焊接方法，包括：将法兰和筒体的焊接边加工成环形焊接边；依据环形焊接边的设计参数，规划激光焊接路径及进行焊前清理；确定激光焊接参数；依据激光焊接参数，对法兰和筒体进行焊接。该飞机发动机排气管端头法兰的激光焊接方法的目的是解决氩弧焊接排气管时精度低和服役可靠性差的问题。

技术领域

本发明涉及排气管制造技术领域，具体涉及一种飞机发动机排气管端头法兰的激光焊接方法。

背景技术

大型灭火/水上救援水陆两栖飞机的发动机排气管包括法兰、筒体、加强环等零件。法兰通常设置于排气管的端部，通过紧固件安装于发动机附近；法兰为环形机加件，其与筒体连接的部位厚度范围为4mm～8mm。筒体为薄壁壳形结构，通常采用钣金方法制造，其中轴线为空间曲线，壁厚范围为0.8mm～1.5mm。加强环通常设置于排气管的尾部，也通过紧固件安装于机体，排气管的长度范围为500mm～2000mm，排气管的横截面直径范围为Φ300mm～Φ1000mm。

排气管是发动机废气排出舱外的主要通道，废气不仅流动速度快，而且温度较高，故排气管的服役环境非常恶劣。为保证排气管的排气通畅功能，排气管内壁应尽量平滑。同时，为与排气管的设计寿命尽量接近，即保证排气管的服役可靠性，排气管的外形几何尺寸精度也应控制在严格的公差范围内。

由于排气管法兰和筒体的环形连接边壁厚差异较大，目前通常采用两种方法实现二者的连接，如图1-2所示，一种是将法兰的焊接边加工成与筒体等厚且二者的内表面基本齐平，再通过氩弧焊接方法实现二者的对接连接；另一种是将筒体的焊接边内套安装于法兰的焊接边，搭接量约5mm～20mm，通过氩弧焊接方法实现二者的搭接连接。上述两种焊接方法完成后均需要通过机械打磨的方法去除排气管内壁的焊缝余高，以保证排气通畅。

现有的两种连接技术均是采用氩弧焊接实现排气管法兰和筒体的环形连接，受氩弧焊接热输入大、焊接熔宽较宽的影响，焊接变形较大，排气管焊接后的圆度公差仅能控制在±3mm范围内，导致排气管的实际服役寿命与设计寿命偏差较大；氩弧焊接残余应力大，焊接后必须去应力退火；氩弧焊缝熔宽较宽的同时，焊缝背面下塌量也相对较大，致使排气管内壁的焊缝打磨强度较大。与第一种连接方法相比，第二种连接方法虽然能够略微降低排气管的焊接变形量，但是不仅增加了排气管内壁的几何尺寸突变，在一定程度上对排气管的排气功能会造成一定的影响，而且搭接接头内部的未熔合界面在疲劳载荷作用下，极易加速裂纹萌生和扩展并降低结构的服役可靠性。

因此，发明人提供了一种飞机发动机排气管端头法兰的激光焊接方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种飞机发动机排气管端头法兰的激光焊接方法，通过设计法兰、筒体的焊接边形状以及激光焊接路径规划，不仅能够克服机加法兰和钣金筒体的常规对接装配精度不能满足激光焊接需求的局限性，使法兰和筒体装配便捷，而且能够利用激光焊接的强穿透性完全熔化法兰和筒体的连接界面，实现二者的可靠对接焊接，解决了氩弧焊接排气管时精度低和服役可靠性差的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提供了一种飞机发动机排气管端头法兰的激光焊接方法，该方法包括以下步骤：

将法兰和筒体的焊接边加工成环形焊接边；

依据所述环形焊接边的设计参数，规划激光焊接路径及进行焊前清理；

确定激光焊接参数；

依据所述激光焊接参数，对所述法兰和所述筒体进行焊接。

进一步地，所述将法兰和筒体的焊接边加工成环形焊接边，具体包括如下步骤：

将所述法兰的焊接边厚度加工至设定厚度；

在所述法兰的焊接边内侧开设与所述筒体的焊接边相适配的环形凹槽；