[发明专利]航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置及方法

说明书

本发明公开了航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置及方法，其中装置包括主轴工件安装系统、尾座工件安装系统以及控制系统。主轴工件安装系统包括驱动电机、主轴组件、惯性盘和主轴夹具，主轴组件包括壳体和转动安装于壳体上的主轴，主轴与驱动电机传动连接，惯性盘固定于主轴上，主轴夹具固定于主轴上，主轴夹具用于装夹主轴工件；尾座工件安装系统包括顶锻油缸、尾座和尾座夹具，顶锻油缸用于推动尾座靠近或远离主轴夹具，尾座夹具固定于尾座上，用于装夹尾座工件；控制系统分别与驱动电机和顶锻油缸电连接。相比于现有技术，本发明能够提高大涵道比航空发动机压气机相邻级盘间的焊接质量、减轻发动机整体重量、大幅度提高发动机推重比。

技术领域

本发明涉及航空发动机零部件制造技术领域，特别是涉及航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置及方法。

背景技术

压气机作为航空发动机一个重要组成部件，是向气体传输机械能、完成发动机热力循环中气体介质压缩过程，以提高气体压力的机械装置。压气机主要由低压压气机和高压压气机组成。压气机盘作为压气机的重要组成部分，从一级盘到十级盘依次为钛合金、高温合金和粉末高温合金。各级盘之间传统连接为机械螺栓连接和电子束焊接两种方式，但机械连接造成压气机轮盘厚度较大，质量较高，增加了发动机整体重量，不利于航空发动机推重比的提高和性能的提升；而电子束焊接方法热输入较高，焊接变形较大，焊后残余应力较高，异种材料焊接难度大，难以完全满足航空发动机压气机盘的设计的制造要求，严重制约了航空发动机整体性能的提升。

因此，如何提高航空发动机压气机相邻级盘间焊接质量以及减轻发动机整体重量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置及方法，用于提高大涵道比航空发动机压气机相邻级盘间的焊接质量，减轻航空发动机整体重量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置，包括：

用于驱动主轴工件旋转的主轴工件安装系统，所述主轴工件安装系统包括驱动电机、主轴组件、惯性盘和主轴夹具，所述主轴组件包括壳体和转动安装于所述壳体上的主轴，所述主轴与所述驱动电机传动连接，所述惯性盘固定于所述主轴上，所述主轴夹具固定于所述主轴上，所述主轴夹具用于装夹所述主轴工件；

用于驱动尾座工件沿直线靠近或远离所述主轴工件的尾座工件安装系统，所述尾座工件安装系统包括顶锻油缸、尾座和尾座夹具，所述顶锻油缸用于推动所述尾座靠近或远离主轴夹具，所述尾座夹具固定于所述尾座上，所述尾座夹具用于装夹尾座工件；

控制系统，所述控制系统分别与所述驱动电机和所述顶锻油缸电连接；

其中，所述主轴工件包括第一级盘，所述尾座工件包括第二级盘，所述尾座工件安装系统能够使所述第二级盘与所述第一级盘接触，所述第二级盘与所述第一级盘的接触面为航空发动机压气机盘组件中相邻两个级盘的焊接端面。

优选地，还包括空冷机，所述空冷机与所述驱动电机相邻设置，用于冷却所述驱动电机。

优选地，还包括床身和底座，所述驱动电机固定于所述床身上，所述顶锻油缸包括油缸本体和活塞杆，所述活塞杆的伸出端固定于所述底座上，所述底座固定于床身上。

优选地，所述尾座滑动安装于所述床身上。

本发明还公开了一种航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接方法，使用上述的航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置，包括如下步骤：

S1、用丙酮擦拭待焊工件，去除主轴工件和尾座工件上油污、氧化物、铁屑和毛刺，将待焊主轴工件装夹在主轴夹具中，将待焊尾座工件装夹在尾座夹具中；