[发明专利]一种发动机进气道的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机制造领域，具体是一种发动机进气道的制造方法。 

背景技术

某发动机进气道是该发动机的重要部件，为发动机提供所需的空气流量，保证输出气流的品质。该发动机进气道是采用钛合金加工而成的壳体件，其内腔结构复杂，壳体壁厚小于2mm，并且该发动机进气道的制造精度将直接影响到发动机工作性能指标。上述特点和要求，给发动机进气道的加工制造带来许多问题，因此在发动机的研制过程中，该类薄壁钛合金零件一直是重点研究对象，许多国家为此开展了大量的研究工作，技术比较先进的有美国、俄罗斯、法国等国。但由于保密的原因，无从得到上述国家的研究结果。 

目前，国内外研制的发动机进气道一般采用整体铸造成形或钣金焊接成型或铸造与钣金焊接相结合的方式。由于发动机进气道本身为复杂薄壁结构，采用整体铸造的加工方案，进气通道的内型面铸造的型面轮廓精度、尺寸精度、表面质量均较差，无法满足设计使用要求；采用钣金成形加工方案发动机进气道内型面的表面质量虽可以达到Ra3.2，但由于焊接变形，特别是薄壁钛合金的焊接变形更为突出，因此钣金焊接加工方案的型面轮廓度，尺寸精度，无法达到设计要求；采用铸造与钣金焊接相结合的加工方案，虽结合了两种加工方案的优点，但同时也带来了两种加工方案的缺点。该薄壁钛合金零件的变形均不可避免，型面质量均无法保证，该薄壁钛合金零件的变形将大大降低其使用性能，尤其是零件入口部位、压缩型面和整体直线度的变形将严重影响该薄壁钛合金零件气动性能，变形严重时可直接导致零件失效，发动机报废。 

发明内容

为克服现有薄壁钛合金零件制造方法普遍存在的加工变形、型面轮廓精度偏差大、尺寸精度差、表面质量低、形位公差无法达到设计要求的缺点，本发明提出一种发动机进气道的制造方法。 

本发明的具体过程是： 

第一步，拆分发动机进气道。将上述发动机进气道拆分成三部分进行加工，具体 拆分方法是：从发动机进气道内型腔最窄处向进气道的入口方向，沿型腔的中线分成进气道上盖和进气道主体。上述进气道主体包括直段和转角段。 

第二步，开盖分段铸造。对拆分后的发动机进气道逐件进行铸造。采用常规的钛合金熔模精密铸造工艺分别铸造进气道上盖、进气道主体直段和进气道主体转角段。所述铸造过程包括制造蜡模－制作形壳－焙烧－浇注－修整，得到上述进气道上盖、进气道主体直段和进气道主体转角段的铸造毛坯。 

第二步，焊接前的机加。按照设计要求及电子束焊接工艺要求对得到的进气道上盖、进气道主体直段和进气道主体转角段的铸造毛坯逐件进行机加工。上述的机加工包括上述各铸造毛坯的内型面、各装配部位和对焊部位。 

第三步，真空电子束焊接。按设计图纸对清洗后的各零件进行焊前装配。装配后的各对接焊缝的间隙≤0.03mm，错边≤0.05mm、装配后进行定位焊，在真空电子束焊机中进行焊接。焊接时真空电子束焊接的真空室真空度小于5×10^-5Pa,焊接电压为70KV以内，焊接加热电流小于50mA，焊接速度为60～80mm/min，电子束焦点直径为0.1～0.3mm，工作距离为80～100mm。 

第四步，校形去应力真空退火。使用热校形工装对焊接后已变形的发动机进气道半成品进行校形，装配工装后入真空热处理炉进行热校形和去应力退火，真空炉的真空度小于10^-3bar，炉温均匀度小于5℃，退火温度为680℃～750℃，保温时间≤180min，退火结束后出炉温度≤300℃。经过退火后可获得底面平面度≤0.3mm，入口宽度偏差≤0.1mm，型面精度满足设计要求的发动机进气道半成品。 

第五步，整体机加。对已校形的发动机进气道入口水压工装装配部位和连接法兰装配部位进行整体机械加工。 

第六步，水压试验。按照用户设计水压试验任务书要求，装配水压工装、贴应变片，进行常规的水压试验，以验证所加工发动机进气道的承压能力和密封性。 

第七步，整体精加工。按照设计文件要求，对发动机进气道的外部、装配、连接部位等进行最终精加工，获得满足设计图纸要求的发动机进气道。 

制造蜡模－制作形壳－焙烧－浇注－修整， 

在分别铸造进气道上盖、进气道主体直段和进气道主体转角段时： 

制造蜡模时：模料温度应控制在60～80℃，注蜡压力为3500KPa,保压时间为300～ 500S,蜡模制作好后需停放8h。