一种航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法与流程

本发明属于焊接，具体涉及一种航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法。

背景技术：

1、航空发动机管件主要用于液压油、燃油、滑油和空气等介质的输送，是保证发动机可靠工作的重要零部件。由于航空发动机运行过程中环境振动大，管件暴露在强大机械振动与噪声环境中，造成管件及其连接紧固件因振动磨损、碰撞等原因产生接触面擦伤、管段凹坑等损伤。将管件的损伤部位切除后采用弧焊技术恢复管件的外形尺寸，可以减少发动机的备件数量，缩短维修周期，降低发动机全寿命使用成本。

2、发动机结构紧凑、管件安装空间狭小，因此发动机管件全部采用弯曲的结构设计，并采用外径尺寸较小的薄壁金属管制造。对于损伤管段及端头紧固件的更换维修，必须要解决修复后的管件与原始管件的外形尺寸及空间矢量的一致性，保证修复后的管件能够安装在发动机上。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，采用钨极氩弧焊作为焊接工艺，通过三维视觉系统获得原始管件的三维模型，并通过与原始管件的三维模型比对获得替换管段的外形尺寸和矢量，通过轨道自动焊完成焊接，实现单面焊双面成型，并保证修复后管件与原始管件的外形尺寸与矢量一致。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

4、s1、管件三维建模：采用碱性溶剂将全新或未损伤的管件内部及外部污物彻底清洗，通过三维光学扫描测量获得管件自由状态下的外形尺寸与矢量；

5、s2、管件损伤接头管段去除；

6、s3、管件替换接头管段制备；

7、s4、管件定位焊装配；

8、s5、管件弧焊。

9、而且，所述步骤s2中管件损伤接头管段去除的具体操作为：采用碱性溶剂将损伤管件内部及外部污物彻底清洗，将损伤管件一端夹持于约束夹具的管件夹持工装上，通过倾角仪测量并调整六轴机械手姿态使损伤管件另一端为水平；调整六轴机械手线性运动，使损伤管件另一端移动至约束夹具的零点定位工装并锁紧；松开管件夹持工装，调整六轴机械手位置，将损伤管件二次夹持并锁紧；通过三维光学扫描测量获得两端夹紧状态下损伤管件的外形尺寸与矢量，与管件自由状态下的外形尺寸与矢量重合；在焊接位置确定切口并沿周向标记，在标记位置切断，将损伤接头管段废弃；将管件修理管段从零点定位工装上取下，用平口器将切口平口处理并清理加工毛刺及碎屑。

10、而且，所述步骤s3中管件替换接头管段制备的具体操作为：将步骤s2平口后的管件修理管段安装到约束夹具的零点定位工装上，通过三维光学扫描测量获得修理管段的外形尺寸与矢量，与管件自由状态下的外形尺寸与矢量比对，得到缺失接头管段的轴向尺寸；用存在其他损伤、相同件号的管件，在更换接头位置截取替换接头管段，截取的替换接头管段轴向尺寸比缺失接头管段的轴向尺寸大3mm以上；用平口器将截取的替换接头管段的切口平口处理并清理加工毛刺及碎屑，通过三维光学扫描获得替换接头管段的外形尺寸与矢量，得到替换接头管段的轴向尺寸，与缺失接头管段的轴向尺寸比较，直至偏差量在允许范围内，替换接头管段制备完毕。

11、而且，所述步骤s4中管件定位焊装配的具体操作为：将步骤s3的替换接头管段夹持在约束夹具的管件夹持工装上，使修理管段与替换接头管段的切口对齐，通过三维光学在线扫描装配后的管件外形尺寸和矢量，与管件自由状态下进行比对，调整六轴机械手姿态，使接口处错边、管件轴向偏差、角度偏差在允许范围内；调整六轴机械手使替换接头管段线性远离修理管段，将切口附近内外区域进行清洗后线性移回原位置；管件接通氩气形成焊缝背保护，沿焊口周向等距离定位焊4个点，完成管件定位焊装配。

12、而且，所述步骤s5中管件弧焊的具体操作为：将完成定位焊装配的管件夹持在固定工装上，确保切口部位管段垂直，管件接通氩气形成焊缝背保护；焊枪对准切口，通过焊枪气帽吹出的氩气排开起弧区域的空气后起弧，保持起弧电流10～38a、稳定燃烧0.5～10秒；焊枪稳定以焊接电流15～30a、150～400°/min角速度沿切口运动，同时焊丝2～10mm/sec的速度向焊接熔池填入焊丝；焊枪围绕切口转动360°后焊接电流切换为收弧电流1～5a、稳定燃烧0.5～5秒，等待收弧坑消失后熄灭电弧，保持焊枪气帽持续吹出氩气10～20秒，焊接完成。

13、本发明的优点和有益效果为：

14、本发明航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，采用三维光学扫描测量建立未损伤的管件三维模型，获得缺失接头管段的外形尺寸与矢量，并制作替换接头管段，通过调整六轴机械手修正管件定位焊装配过程中的接口处错边、管件轴向偏差、角度偏差，使完成定位焊的管件与原始管件三维模型保持一致，最后通过管件弧焊完成损伤管件的修复。该方法可以解决修复后管件与原始管件外形尺寸及空间矢量一致性差的难题，保证修复后的管件能够安装在发动机上。

技术特征：

1.一种航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，其特征在于：所述步骤s2中管件损伤接头管段去除的具体操作为：采用碱性溶剂将损伤管件内部及外部污物彻底清洗，将损伤管件一端夹持于约束夹具的管件夹持工装上，通过倾角仪测量并调整六轴机械手姿态使损伤管件另一端为水平；调整六轴机械手线性运动，使损伤管件另一端移动至约束夹具的零点定位工装并锁紧；松开管件夹持工装，调整六轴机械手位置，将损伤管件二次夹持并锁紧；通过三维光学扫描测量获得两端夹紧状态下损伤管件的外形尺寸与矢量，与管件自由状态下的外形尺寸与矢量重合；在焊接位置确定切口并沿周向标记，在标记位置切断，将损伤接头管段废弃；将管件修理管段从零点定位工装上取下，用平口器将切口平口处理并清理加工毛刺及碎屑。

3.根据权利要求2所述的航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，其特征在于：所述步骤s3中管件替换接头管段制备的具体操作为：将步骤s2平口后的管件修理管段安装到约束夹具的零点定位工装上，通过三维光学扫描测量获得修理管段的外形尺寸与矢量，与管件自由状态下的外形尺寸与矢量比对，得到缺失接头管段的轴向尺寸；用存在其他损伤、相同件号的管件，在更换接头位置截取替换接头管段，截取的替换接头管段轴向尺寸比缺失接头管段的轴向尺寸大3mm以上；用平口器将截取的替换接头管段的切口平口处理并清理加工毛刺及碎屑，通过三维光学扫描获得替换接头管段的外形尺寸与矢量，得到替换接头管段的轴向尺寸，与缺失接头管段的轴向尺寸比较，直至偏差量在允许范围内，替换接头管段制备完毕。

4.根据权利要求3所述的航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，其特征在于：所述步骤s4中管件定位焊装配的具体操作为：将步骤s3的替换接头管段夹持在约束夹具的管件夹持工装上，使修理管段与替换接头管段的切口对齐，通过三维光学在线扫描装配后的管件外形尺寸和矢量，与管件自由状态下进行比对，调整六轴机械手姿态，使接口处错边、管件轴向偏差、角度偏差在允许范围内；调整六轴机械手使替换接头管段线性远离修理管段，将切口附近内外区域进行清洗后线性移回原位置；管件接通氩气形成焊缝背保护，沿焊口周向等距离定位焊4个点，完成管件定位焊装配。

5.根据权利要求4所述的航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，其特征在于：所述步骤s5中管件弧焊的具体操作为：将完成定位焊装配的管件夹持在固定工装上，确保切口部位管段垂直，管件接通氩气形成焊缝背保护；焊枪对准切口，通过焊枪气帽吹出的氩气排开起弧区域的空气后起弧，保持起弧电流10～38a、稳定燃烧0.5～10秒；焊枪稳定以焊接电流15～30a、150～400°/min角速度沿切口运动，同时焊丝2～10mm/sec的速度向焊接熔池填入焊丝；焊枪围绕切口转动360°后焊接电流切换为收弧电流1～5a、稳定燃烧0.5～5秒，等待收弧坑消失后熄灭电弧，保持焊枪气帽持续吹出氩气10～20秒，焊接完成。

技术总结
本发明涉及一种航空发动机油气管件损伤的弧焊修复方法，包括S1、管件三维建模；S2、管件损伤接头管段去除；S3、管件替换接头管段制备；S4、管件定位焊装配；S5、管件弧焊。本发明采用三维光学扫描测量建立未损伤的管件三维模型，获得缺失接头管段的外形尺寸与矢量，并制作替换接头管段，通过调整六轴机械手修正管件定位焊装配过程中的接口处错边、管件轴向偏差、角度偏差，使完成定位焊的管件与原始管件三维模型保持一致，最后通过管件弧焊完成损伤管件的修复。该方法可以解决修复后管件与原始管件外形尺寸及空间矢量一致性差的难题，保证修复后的管件能够安装在发动机上。

技术研发人员：王宏洋
受保护的技术使用者：戴克（天津）航空科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15