[发明专利]一种空心可调叶片曲面扩散焊接头的工艺设计方法

说明书

本发明涉及航空发动机可调叶片制造技术领域，具体为一种空心可调叶片曲面扩散焊接头的工艺设计方法。基于空心可调叶片内、外型面特征，通过补充实体、延展型面、偏移分型面以及修剪大曲率型面等方法，具体数据有焊前固相扩散焊接头高度范围、延展型面范围、修剪大曲率型面位置、分型面偏移尺寸及公差以及数控加工要求等，大幅度降低了固相扩散焊及数控加工工艺难度，全面提升曲面固相扩散焊接头质量以及数控加工精度，采用本发明提供的接头设计方法已实现了可调叶片零件制造和整机考核，满足了设计指标和质量可靠性要求。本发明以扩散焊技术为依托，在保证质量可靠性的基础上，解决了困扰空心可调叶片制造的一系列技术瓶颈。

技术领域

本发明涉及航空发动机可调叶片制造技术领域，具体为一种空心可调叶片曲面扩散焊接头的工艺设计方法。

背景技术

如图5所示，可调叶片3是航空发动机进气端调节进气量的精密构件，其与整流叶片4精密配合，可实现很小的进气漏流损失和防止喘振。同时，还可通过结构的轻量化设计进一步降低发动机重量。某航空发动机可调叶片设计为空心结构，相对于主流的实心可调叶片结构，其结构刚性、承载强度大幅度降低，而高流速、大载荷的复杂工况以及更高的气动调节要求使得空心可调叶片对质量可靠性要求极为苛刻，相应地对构件质量、组织性能、加工精度及制造符合性均提出了更高要求。

国内曾采用超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺制造空心可调叶片，由于热成形工艺稳定性、尺寸精度和质量可靠性等问题，一直难以实现工程化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心可调叶片曲面扩散焊接头的工艺设计方法，以对开结构扩散焊技术为依托，在保证质量可靠性的基础上，解决了困扰空心可调叶片制造的一系列技术瓶颈。

本发明的技术方案是：

一种空心可调叶片曲面扩散焊接头的工艺设计方法，基于空心可调叶片内、外型面特征，通过补充实体、延展型面、偏移分型面以及修剪大曲率型面方法，具体数据有焊前固相扩散焊接头高度范围、延展型面范围、修剪大曲率型面位置、分型面偏移尺寸及公差以及数控加工要求。

所述的空心可调叶片曲面扩散焊接头的工艺设计方法，包括以下步骤：

步骤1：分型面结构分析

空心可调叶片焊前固相扩散焊分型面以轴颈分型面为基准平面，沿对开分型面向叶身延伸至最外侧空心区，之后在该处沿基准平面平行方向延伸至少30mm以上余量，另外一侧宽度方向增加至少15mm余量；在固相扩散焊分型面长度方向上，将轴颈长度计算在内，并各自增加至少15mm余量；在固相扩散焊分型面高度方向上，按总压缩量与总高度比值不大于1.5％，总压缩量兼顾分型面曲面最大曲率和固相扩散焊质量保证，总压缩量预设0.5mm；

步骤2：曲面扩散焊接头结构

曲面扩散焊接头结构中，长×宽×高＝420mm×125mm×38.50mm，沿型面预留固相扩散焊压缩量单件各0.25mm，型面轮廓度不大于0.05，表面粗糙度不大于1.6μm，沿长度方向两端各预留Φ12mm精孔用于固相扩散焊装配定位，沿长度方向中部预留Φ12mm过定位孔用于辅助装配定位，沿长度方向两端再预留Φ6mm精孔用于焊后数控加工定位，沿周向预留检查台阶用于机加分型面检查及加工可调叶片型面微调。

所述的空心可调叶片曲面扩散焊接头的工艺设计方法，空心可调叶片沿对开分型面掠角逐渐增大，相对于轴颈分型面的最大向下掠角29.4度，最大向上掠角11.5度，分型面最大向下掠角尖端到轴颈上表面为可调叶片最大高度20.0mm，空心区距可调叶片边缘15mm。

所述的空心可调叶片曲面扩散焊接头的工艺设计方法，可调叶片对开分型面与固相扩散焊界面叠加结构如下：零件上掠角突出焊前加工件实体，零件下掠角进入焊前加工件实体，在扩散焊接头工艺设计上采用非对称式结构，将掠角处曲率大的位置转移到相配的半部实体中。