航空發動機用墊片焊接要求
前言
很多人應該看過這個新聞,某老太太在機場坐飛機的時候,往航空發動機里扔進去幾枚硬 幣,美其名曰求神保平安。實際上,這種行為是非常危險的,是極其不可取的,不僅不能獲得所謂的庇佑,反而會因為外來物的影響,導致發動機的運轉出問題,嚴重危害飛行安全。
我們知道,現代航空發動機由大大小小幾十萬個零件組裝而成,為了確保發動機的正常運轉,對外來物的控制是極其嚴格的。比如在裝配線上,歐美航空制造商建立了非常嚴格的制度,每一個工具,扳手、改錐都帶編號,在工具箱或架上的固定位置或者使用具有防呆設計的凹凸模子,班后由專人清點。
航空發動機里有一些非常小的零件,安裝的時候如果不慎丟失,最嚴重的情況就是掉進核心機里,卡住轉動件或者造成其它危害。本文將給大家介紹航空發動機用的一個非常小的零件:墊片,并以支架上的墊片要求焊接為例。
墊片的使用
很多人都看過,發動機的外圍有很多管子,有走油的,有走氣的。這些管子除了進出口的固定以外,在管路之間的位置往往需要支架進行固定。
大家平時家里安裝個螺母、螺帽的時候,是不是都會用上墊片?航空發動機也是一樣的。但是這個墊片實在是又小又輕,安裝的時候非常容易弄丟。如果丟進發動機的核心機里,產生外來物,后果不堪設想。怎么辦?
設計
從設計者角度,首先要問幾個問題。這是不是客戶接口要求?零件內部接口要求嗎?需要與配件選配嗎?是否壽命控制件?對于這個墊片小零件而言,答案都是否,那就簡單多了。
焊接方式是最佳選擇,即把小墊片與支架焊接起來,就完美避免墊片的丟失帶來的風險。
從材料選擇看,因為發動機的外圍溫度,大部分都是選用不銹鋼。其優勢是耐蝕性能好,焊接性能佳,成本低。
從尺寸上看,墊片的幾個尺寸,厚度、外徑、內徑,發展到現在已經都是標準件了,有規范可以參考選用。
焊接要求
墊片與支架的焊縫形式,根據相對應的位置關系,如果支架足夠大,可以用角焊縫,但是如果空間位置不夠實施角焊縫,那就只能在側面進行類似坡口焊縫的焊接。對于坡口焊縫形式,有2點注意事項:一是熔深要求,二是別忘了打磨掉焊縫的余高。
焊接的時候是一圈滿焊,還是離散的焊點?如果是后者,幾個焊點合適呢?航空發動機對重量的控制要求是很嚴格的,滿焊會增加太多重量;另外,支架和墊片都很薄,滿焊的時候拘束過大、熱輸入過大,必然導致零件變形。所以,通常不會整圈滿焊。離散的焊點,如果1個,有所謂的“單點失效”的風險,3個又多了,所以2個焊點,不多不少。前人真的很聰明,值得學習。
新的問題來了,2個離散的焊點位置這么分布呢?一種方法是對稱180°一個,這個比較好理解;另一種方法是新建一個規則。墊片或者孔不是圓對稱的嗎?那先給出一根對稱軸作為參考線,兩個焊點位于參考線的兩側,對稱分布,角度按照零件設計要求確定。
除了以上,還有一些注意事項。比如,焊縫不能高出墊片的厚度,否則安裝的時候,可想而知,螺母落不到底部,擰不緊就起不到固定作用。高出的焊縫打磨掉即可。
再比如,墊片是不是會跟支架分離,導致兩者之間有空隙、不貼實。所以,這個間隙會有要求,一般不超過5道。
另外還有焊絲的選擇、焊點的長度、焊角高度、墊片允許的熔化量,等等問題,這些又該怎么確定呢?這個跟應力、強度、尺寸、壽命的計算有關。國外的航空企業經過多年的摸索,都有一套比較成熟的技術規范,對相關的指標設置了詳細具體的要求。
結論
有人說,航空發動機的零件都是藝術品。誠然,就連這個小小的墊片焊接就有這么多的學問。知其然,知其所以然非常重要。
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