《航空发动机维修技术》-课件：焊接修理工艺

熔焊修理工艺-1《航空发动机修理技术》航空维修工程学院熔焊的分类和特点熔焊(FusionWelding)是将焊接部位的金属局部加热至熔化状态，加入或不加入熔融的填充金属而形成熔池，待熔池冷却凝固后，形成牢固的焊缝，是航空发动机翻修常用的焊接方法。本节主要介绍：钨极惰性气体保护焊、电子束焊、等离子弧焊。激光焊(LBW)钨极惰性气体保护焊(TIG)熔焊的类型等离子弧焊(PAW)电子束焊(EBW)电阻焊（RW）钨极惰性气体保护焊PART01钨极惰性气体保护焊钨极惰性气体保护焊钨极惰性气体保护焊是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法，又称为钨极氩弧焊（见图）。钨极惰性气体保护焊钨极惰性气体保护焊

钨极氩弧焊可用于几乎所有金属和合金的焊接，但由于其成本较髙，通常多用于焊接铝、镁、钛等。缺点：熔深浅，熔覆速度小，效率低。过大的电流会引起钨极蒸发，污染熔池；电子束焊PART02电子束焊阴极被灯丝加热到2600K，并发射大量的电子。这些电子在高压电场的作用下，经电磁透镜聚焦成电子束，高速轰击工件表面(160000km/s)。电子动能瞬间变成热能（能量密度是普通电弧的1000倍），适于稀有和难熔金属的焊接和普通材料的高精度焊接。电子束焊电子束焊优缺点电子束焊接修理方法常常用来修复航空发动机上那些已经超出打磨修理极限或者外形修理极限的零部件。电子束焊的优点：

(1)功率密度高；

(2)快速、精确地控制；(3)穿透能力强；(4)焊接速度快；(5)焊件变形小；电子束焊的缺点：

（1）设备复杂，价格昂贵；（2）焊件的尺寸受到真空室尺寸的限制；

（3）焊前对焊件的加工、装配要求比较严格；

（4）电子束易受杂散的电磁场的干扰，影响焊接质量；

（5）电子束焊接过程中，将产生X射线。电子束焊电子束焊优缺点CFM56发动机风扇叶片电子束焊接补片修理新材料被焊接进零件的缺陷部位然后再打磨到零件的起始形状尺寸。CFM56发动机风扇叶片电子束焊接补片修理如图所示。电子束焊电子束焊机及应用目前全世界约有8000台电子束焊机在工业部门及实验室中应用。｀＇_.7..,等离子弧焊PART03等离子弧焊等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法。钨极氩弧焊使用的热源是常压状态下的自由电弧，简称自由钨弧。等离子弧焊等离子弧焊等离子弧焊用的热源，是将自由钨弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体，称等离了弧，又称压缩电弧。按焊缝成形原理，等离子弧有两种基本焊接方法:熔透型等离子弧焊：又可称为微束等离子弧焊。穿透型等离子弧焊：也称小孔型等离子弧焊。等离子弧焊等离子弧焊等离子弧焊主要应用于铜合金，镍合金，钛合金以及不锈钢等。等离子弧焊工艺特点（1）由于等离子弧弧柱温度高，能量密度大，因而对焊件加热集中，熔透能力强，在同样熔深下其焊接速度比TIG焊高，故可提高焊接生产率。此外，等离子弧对焊件的热输入较小，焊缝截面形状较窄，深宽比大，呈“酒杯”状。热影响区窄，其焊接变形也小。等离子弧焊等离子弧焊主要应用于铜合金，镍合金，钛合金以及不锈钢等。等离子弧焊工艺特点（2）由于等离子弧呈圆柱形，扩散角小，挺直度好，所以焊接熔池形状和尺寸受弧长波动的影响小，因而容易获得均匀的焊缝成形，而TIG焊随着弧长的增加，其熔宽增大，而熔深减小。等离子弧焊等离子弧焊主要应用于铜合金，镍合金，钛合金以及不锈钢等。等离子弧焊工艺特点（3）由于等离子弧的压缩效应及热电离充分。所以电弧工作稳定，即使等离子弧在小电流焊时，仍能保证焊接过程非常稳定，故可以焊接超薄构件。等离子弧焊等离子弧焊主要应用于铜合金，镍合金，钛合金以及不锈钢等。等离子弧焊工艺特点（4）由于钨极内缩到喷嘴孔道里，可以避免钨极与工件接触，消除了焊缝夹钨缺陷。同时喷嘴至工件距离可以变长，焊丝进入熔池容易。等离子弧焊等离子弧焊优点由于等离子电弧具有较高的能量密度、温度及刚直性，因此与一般电孤焊相比，等离子电弧具有下列优点：(1)熔透能力强，在不开坡口、不加填充焊丝的情况下可一次焊透8~10mm厚的不锈钢板；等离子弧焊等离子弧焊优点由于等离子电弧具有较高的能量密度、温度及刚直性，因此与一般电孤焊相比，等离子电弧具有下列优点：(2)焊缝质量对弧长的变化不敏感，这是由于电弧的形态接近圆柱形，且挺直度好，弧长变化对加热斑点面积的影响很小，易获得均匀的焊缝形状；等离子弧焊等离子弧焊优点由于等离子电弧具有较高的能量密度、温度及刚直性，因此与一般电孤焊相比，等离子电弧具有下列优点：(3)钨极缩进水冷铜喷嘴内部，不会与工件接触，因此可避免焊缝金属产生夹钨现象；等离子弧焊等离子弧焊优点由于等离子电弧具有较高的能量密度、温度及刚直性，因此与一般电孤焊相比，等离子电弧具有下列优点：(4)等离子电弧的电离度较高，电流较小时仍很稳定，可焊接微型精密零件；等离子弧焊等离子弧焊优点由于等离子电弧具有较高的能量密度、温度及刚直性，因此与一般电孤焊相比，等离子电弧具有下列优点：(5)可产生稳定的小孔效应，通过小孔效应，正面施焊时可获得良好的单面焊双面成形。等离子弧焊等离子弧焊缺点(1)可焊厚度有限，一般在25mm以下；(2)焊枪及控制线路较复杂，喷嘴的使用寿命很低；(3)焊接参数较多，对焊接操作人员的技术水平要求较高。等离子弧焊等离子弧焊缺点适用于钨极氯弧焊焊接的金属包括不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、镣、铜、蒙耐尔合金等，均可用等离子弧焊焊接。这种焊接方法常用于航空、航天、核能、电子、造船及其他工业部门。熔焊修理工艺-2《航空发动机修理技术》航空维修工程学院熔焊的分类和特点本节主要介绍：激光焊和电阻焊接。激光焊(LBW)钨极惰性气体保护焊(TIG)熔焊的类型等离子弧焊(PAW)电子束焊(EBW)电阻焊（RW）激光焊接PART04激光焊接激光焊激光焊是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种高效精密的焊接方法，激光焊接属于熔融焊接，如图所示。激光束可由平面光学元件（如镜子）导引，随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，但需使用惰性气体以防熔池氧化，也可采用填料金属。激光焊接激光焊是将高强度的激光束辐射至金属面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。光吸收产生熔池通过热传导混合再凝固激光焊接激光焊接的机理有两种：热传导焊接当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。激光焊接激光焊接的机理有两种：激光深熔焊当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在一起。电阻焊PART05电阻焊对焊（ButtWelding）点焊（SpotWelding）电阻焊的类型凸焊（ProjectionWelding）缝焊（SeamWelding）电阻焊就是将工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊方法主要有四种，即电焊、缝焊、凸焊、对焊。电阻焊点焊点焊（SpotWelding）是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两个柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。点焊主要用于薄板焊接。点焊原理图点焊设备电阻焊点焊点焊的工艺过程：①预压，保证工件接触良好。②通电，使焊接处形成熔核及塑性环。③断电锻压，使熔核在压力继续作用下冷却结晶，形成内部组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。

点焊原理图电阻焊缝焊缝焊又称滚焊，是点焊方法的发展，就其本质来说与点焊基本相同。电阻焊凸焊

凸焊(ProjectionWelding)是点焊的另外一种形式；在一个工件上有预制的凸点，凸焊时，一次可在接头处形成一个或多个熔核。电阻焊对焊对焊(ButtWelding)是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。对焊又可分为电阻对焊和闪光对焊。电阻焊电阻对焊电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。电阻对焊示意图电阻焊对焊闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点，在大电流作用下，产生闪光，使端面金属熔化，直至端部在一定探度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。钎焊修理工艺《航空发动机修理技术》航空维修工程学院焊接修理工艺的简介与概述焊接是将两个或两上以上的零件，在外界某种能量的作用下，借助于各零件接触部位的原子或分子间的相互结合力连接成一个不可拆卸整体的工艺过程。被焊接起来的两者可以是金属与金属、金属与非金属以及非金属与非金属。焊接修理工艺的简介与概述

航空燃气涡轮发动机零部件特别是热段零部件如燃烧室、涡轮工作叶片、涡轮导向叶片等的工作环境恶劣，发动机长期运行后，这些部件往往会出现裂纹、缺损、烧蚀、变形、磨损等严重缺陷。焊接修理就是对有严重缺陷的或者失效的发动机冷段、热段零部件进行焊接修复，对可修复的零部件进行再利用，避免过高成本的换件。焊接修理工艺的简介与概述

大多数焊接修理方法的后续工序是热处理，热处理的目的是消除焊接区域残余应力。焊接修理工艺的简介与概述

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钎焊是把比被焊金属熔点低的焊料金属加热到熔化，但被焊金属不熔化，熔化的焊料金属在被焊金属的间隙中凝固形成焊缝，从而以抛锚效应达到相互结合的焊接方法翻修中常用的钎焊有铜焊和银焊等，真空钎焊也已用在某些机种中。焊接修理工艺的简介与概述熔焊熔焊是将焊接部位的金属局部加热至熔化状态，加入或不加入熔融的填充金属而形成熔池，待熔池冷却凝固后，形成牢固的焊缝。翻修中常用的熔焊有气焊、电弧焊、氩弧焊等，等离子弧焊和真空电子束焊也已应用于某些机型的零部件修理中。熔焊示意图焊接修理工艺的简介与概述压焊

压焊是在焊接时施加一定的压力，促使接触处的金属相结合的焊接方法。施加压力时，被焊接金属的接触处可以加热到塑性状态，也可加热到熔化状态。翻修中常用的压焊有点焊和缝焊等。压焊钎焊PART01钎焊钎焊的概述钎焊（SolderingandBrazing）是利用熔点比母材（被钎焊材料）熔点低的填充金属（称为钎料或焊料），在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展和在母材间隙中填缝，与母材相互溶解与扩散，而实现零件间的连接的焊接方法。钎焊钎焊的概述钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、转子叶片等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。软钎焊钎焊钎焊的分类01按钎料熔点的不同分类

钎料熔点低于450℃的钎焊称为软钎焊，常用钎料是锡铅钎料，它具有良好的润湿性和导电性，广泛用于电子产品、电机电器等。软钎焊的接头强度一般为60~140MPa。硬钎焊钎焊钎焊的分类01按钎料熔点的不同分类

钎料熔点高于450℃的钎焊称为硬钎焊，常用钎料是黄铜钎料和银基钎料。硬钎焊多用于受力较大的钢和铜合金工件，以及工具的钎焊。硬钎焊的接头强度为200~490MPa。烙铁钎焊钎焊钎焊的分类02根据加热热源分类

用于细小简单或很薄零件的软钎焊。火焰钎焊钎焊钎焊的分类02根据加热热源分类

用可燃气体与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接。火焰钎焊设备简单、操作方便，根据工件形状可用多火焰同时加热焊接。浸沾钎焊