RU2032509C1 - Method for electron-beam welding of circular joints - Google Patents
Method for electron-beam welding of circular joints Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032509C1 RU2032509C1 SU4951216A RU2032509C1 RU 2032509 C1 RU2032509 C1 RU 2032509C1 SU 4951216 A SU4951216 A SU 4951216A RU 2032509 C1 RU2032509 C1 RU 2032509C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- joint
- welding
- circular
- ring
- depth
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 14
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии электронно-лучевой сварки и может быть использовано в авиа-, судо- и двигателестроении при изготовлении кольцевых деталей типа топливных коллекторов газотурбинных двигателей (ГТД), имеющих стыкуемые с кольцом радиально расположенные на нем элементы форсунки. The invention relates to the technology of electron beam welding and can be used in aircraft, ship and engine manufacturing in the manufacture of annular parts such as fuel manifolds of gas turbine engines (GTE) having nozzle elements radially arranged on it that are joined to the ring.
Особенностью таких конструкций является необходимость сварки прерывистых, расположенных по кругу стыков, формируемых устанавливаемыми в пазах по наружному диаметру нежесткого кольца относительно жесткими форсунками. A feature of such designs is the need to weld intermittent joints located in a circle, formed by relatively rigid nozzles installed in grooves along the outer diameter of the non-rigid ring.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ сварки, заключающийся в том, что подлежащие сварке круговые стыки сваривают сканирующим поперек стыка лучом. При этом перед сваркой контролируют совмещение траектории движения луча с плоскостью стыка. The closest in technical essence to the proposed method is a welding method, which consists in the fact that the circular joints to be welded are welded with a scanning beam across the joint. In this case, before welding, the alignment of the beam path with the joint plane is controlled.
Сварку за один проход с одной стороны осуществляют на заданную глубину. В случае необходимости сварку можно осуществить и с другой противоположной стороны стыка. Welding in one pass on one side is carried out to a predetermined depth. If necessary, welding can be carried out on the other opposite side of the joint.
Данный способ применяют преимущественно для сварки круговых стыков незначительной протяженности, что позволяет производить разовый предварительный контроль совмещения маломощного луча с плоскостью стыка и это с достаточной степенью точности гарантирует качество сварки изделия. Однако при изготовлении крупногабаритных изделий с большой протяженностью шва такой контроль совмещения луча с плоскостью стыка осуществить нельзя, качество изделия не может быть гарантировано в связи со значительными возможными поводками его из-за больших тепловложений при сварке. This method is used mainly for welding circular joints of small length, which allows one-time preliminary control of combining a low-power beam with the plane of the joint, and this guarantees a high degree of accuracy of the welding quality of the product. However, in the manufacture of large-sized products with a large seam length, such control of the combination of the beam with the butt plane cannot be carried out, the quality of the product cannot be guaranteed due to significant possible leashes due to large heat input during welding.
Кроме того, отсутствие контроля в процессе сварки всей высоты стыка, осуществляемой за два прохода, каждый раз на неполную высоту при имеющих место деформациях колеса может привести к непроварам в середине изделия, что снижает качество его и, кроме того, требует дополнительного контроля после сварки и последующего исправления дефектов изделия. Ответственность и высокая стоимость изделия предъявляют высокие требования к качеству сварки, связанному с отсутствием непроваров по всей высоте и длине стыка. In addition, the lack of control during the welding process of the entire joint height, carried out in two passes, each time to an incomplete height with the occurring wheel deformations, can lead to lack of penetration in the middle of the product, which reduces its quality and, in addition, requires additional control after welding and subsequent correction of product defects. Responsibility and high cost of the product make high demands on the quality of welding associated with the absence of lack of fusion along the entire height and length of the joint.
Целью изобретения является повышение качества сварки изделий типа топливных коллекторов ГТД за счет исключения напроваров прерывистых стыков. The aim of the invention is to improve the quality of welding products such as fuel manifolds of gas turbine engines due to the exclusion of intermittent joints.
На фиг. 1 изображен вид сверху на свариваемое изделие; на фиг 2 то же, вид сбоку. In FIG. 1 shows a top view of the welded product; Fig. 2 is the same side view.
Свариваемые детали кольцо 1 и форсунки 2, количество которых доходит до 40 штук, собирают в приспособлении, устанавливая форсунки 2 в пазы 3, выполненные по наружному диаметру D кольца 1. The parts to be welded
Подлежащие сварке стыки 4 между донной частью пазов 3 и форсунками 2 располагаются по окружности с диаметром d1 и формируют круговой прерывистый стык. The
В силу особенности конструкции изделия, имеющего жесткое кольцо 1 и достаточно жесткие форсунки 2, для уменьшения поводок его в процессе сварки осуществляют ее в два прохода с двух противоположных сторон последовательно. Глубину сварки за один проход h задают не менее 1/2 толщины Н свариваемого изделия и не более 2/3 Н для гарантированного проплавления по всей высоте стыка. На втором проходе при этих условиях происходит проплавление всех возможных корневых дефектов первого прохода. Due to the design features of the product having a
Одновременно в процессе сварки электронный луч перемещают поперек стыка с определенной частотой, обеспечивая сканирование его. Величину амплитуды сканирования задают, исходя из условия возможного смещения стыка от траектории перемещения луча в силу тепловложения и возникающей деформации его. Получаемая сканирующим лучом зона проплавления поперек шва больше ширины зоны, получаемой при прохождении луча по стыку без сканировании и захватывает одновременно со стыком на теоретически заданной траектории перемещения и участки допустимого перемещения стыка от центра. Именно на уходе зоны свариваемого стыка от центра и построен принцип контроля, осуществляемый за отклонением луча от стыка. At the same time, during the welding process, the electron beam is moved across the joint with a certain frequency, providing for scanning it. The magnitude of the scanning amplitude is set based on the condition of a possible displacement of the joint from the path of the beam due to heat input and its deformation. The penetration zone obtained by the scanning beam across the seam is greater than the width of the zone obtained by passing the beam along the joint without scanning and captures simultaneously with the joint on the theoretically specified trajectory the portions of the acceptable movement of the joint from the center. It is precisely at the departure of the zone of the joint being welded from the center that the control principle was built, which is implemented for the beam deviation from the joint.
Контроль осуществляют по наличию брызг в специально выполняемых отверстиях 5. Эти отверстия 5 выполняют еще до сварки деталей в кольце 1 по наружному диаметру D не на полную ширину его. Располагают их между форсунками 2 в теле кольца 1. Глубину глухих отверстий 5 задают до диаметра d окружности стыка, т.е. до теоретический траектории перемещения электронного луча. Связано это с тем, что именно эта линия окружности с диаметром dст является средней, относительно которой задается допустимая величина возможного отклонения стыка от траектории луча. Выполняя амплитуду сканирования луча не более заданной допустимой величины термического расширения кругового стыка, при размещении дна глухого отверстия по этой средней линии контролируется как раз предельно допустимое смещение. Уменьшение амплитуды сканирования соответственно увеличивает точность совмещения луча со стыком, так как более жестко ограничивает предел допустимого расхождения их. The control is carried out by the presence of spatter in specially made
Для гарантированного отслеживания проплавления выбранной глубины h уровень размещения отверстий по высоте Н кольца строго ограничен. Располагают отверстия 5 так, чтобы его верхняя грань была расположена на заданной глубине h проплавления стыка от поверхности кольца со стороны входа луча. Глубина h проплавления выбирается с учетом пиков проплавления по наименьшей величине их. For guaranteed tracking penetration of the selected depth h, the level of placement of holes along the height H of the ring is strictly limited.
Технологически отверстия целесообразно выполнять цилиндрической формы, тогда верхнюю грань представляет собой верхняя образующая цилиндра. Возможно выполнение отверстий и прямоугольной формы, но размеры их должны быть незначительны, чтобы не уменьшить еще в большей степени жесткость свариваемой конструкции. Так как отверстия располагают в колесе между пазами под форсунки, то количество их определяется либо количеством промежутков между форсунками, либо их может быть меньше, что зависит от степени поводок по длине свариваемого стыка. Technologically, it is advisable to perform the holes in a cylindrical shape, then the upper face is the upper generatrix of the cylinder. It is possible to make holes and a rectangular shape, but their dimensions should be small so as not to reduce even more the rigidity of the welded structure. Since the holes are located in the wheel between the grooves for the nozzles, their number is determined either by the number of gaps between the nozzles, or they can be less, which depends on the degree of the leash along the length of the welded joint.
В процессе сварки на выбранных режимах при прохождении электронного луча по окружности с диаметром d в случае полного совпадения стыка с траекторией движения или ухода стыка в результате сварочных деформаций на величину не более допустимой величины термического расширения кругового стыка в соответствующем отверстии будут наблюдаться брызги, говорящие о выполнении сварки по стыку и на всю заданную глубину проплавления за один проход. В случае отсутствия брызг в отверстии, что говорит об отходе стыка от траектории луча на недопустимую величину, оператор увеличивает ток сварки, тем самым расширяет корневую часть свариваемого шва, захватывая стык. Возможна установка напротив отверстий 5 коллекторов, которые автоматически отрегулируют вывод луча на изменивший положение стык путем относительного перемещения пушки и изделия, что также обеспечивает проплавление стыка. During welding in the selected modes, when an electron beam passes around a circle with a diameter d in the case of a complete coincidence of the joint with the trajectory of the joint or withdrawal of the joint as a result of welding deformations, sprays will be observed indicating the fulfillment of the circular expansion in the corresponding hole welding along the joint and to the entire specified penetration depth in one pass. In the absence of splashes in the hole, which indicates the departure of the joint from the beam path by an unacceptable value, the operator increases the welding current, thereby expanding the root part of the weld being welded, capturing the joint. It is possible to install collectors opposite the
В качестве примера приводятся результаты опробывания данного способа по ЭЛС топливного коллектора ГТД, выполненного из кольца из жаропрочного никелевого сплава ВЖ 98, диаметром 800 мм и расположенных по его периметру 40 форсунок, установленных в пазах кольца. Диаметр кольцевого прерывистого стыка под сварку получился 600 мм. Толщина стыка 30 мм, ширина обода колеса 18 мм. As an example, the results of testing this method by ELS of a gas turbine engine manifold made of a ring of heat-resistant nickel alloy VZh 98 with a diameter of 800 mm and 40 nozzles located along its perimeter installed in the grooves of the ring are given. The diameter of the annular interrupted joint for welding turned out to be 600 mm. The joint thickness is 30 mm, the width of the wheel rim is 18 mm.
Сварка проводилась на установке ЭЛУ-20, оснащенной энергоблоком ВЭП 60/15 на следующих режимах: Vсв=45 м/ч, Iсв=75-80 мА, Uуск=60 кВ. Welding was carried out on the ELU-20 installation, equipped with a VEP 60/15 power unit in the following modes: Vsv = 45 m / h, Isv = 75-80 mA, Uus = 60 kV.
На образцах предварительно опробованы различные режимы и выбран такой, при котором получаемая ширина шва на половине высоты стыка составляет 1,8 мм. Для гарантированного проплавления по всей высоте (толщине) при обеспечении совмещения луча с плоскостью стыка выбрали глубину проплавления за один проход 2/3 толщины изделия. Various modes were preliminarily tested on the samples and one was selected in which the resulting joint width at half the joint height is 1.8 mm. For guaranteed penetration over the entire height (thickness) while ensuring the alignment of the beam with the junction plane, the penetration depth was selected in one
Экспериментально же установлено, что собранный узел при сварке нагревается на данных режимах в среднем до 200оС. Исходя из этого, для данного материала установлена по существующим зависимостям возможная деформация кругового стыка L= t dст=1,5х10-6х200х600=1,8 мм, где коэффициент термического объемного расширения, град.-1;
t разность начальной и конечной температур изделия, град.It was experimentally established that the assembled unit during welding heats up under these conditions on average to 200 ° C. Proceeding from this, for this material, the possible deformation of the circular joint L = t dst = 1.5x10-6x200x600 = 1.8 mm, where the coefficient of thermal volume expansion, deg. -1;
t is the difference between the initial and final temperatures of the product, deg.
dст диаметр кругового стыка, мм. dst diameter of a circular joint, mm.
Сварку производили в два прохода с противоположных сторон изделия. За один проход сварку изделия осуществляют на глубину h=18-20 мм. Отверстия диаметром 4 мм для контроля выполняли, размещая центр его на высоте 20 мм от верхнего торца кольца со стороны входа луча. Сканирование луча проводили с частотой 280 Гц. В процессе сварки при повороте изделия оператор наблюдал за появлением "просыпа" (брызг) в контрольных отверстиях. Welding was carried out in two passes from opposite sides of the product. In one pass, the welding of the product is carried out to a depth of h = 18-20 mm. Holes with a diameter of 4 mm for control were performed by placing its center at a height of 20 mm from the upper end of the ring from the side of the beam inlet. A beam scan was performed at a frequency of 280 Hz. During the welding process, when the product was turned, the operator observed the occurrence of “sprinkling” (spray) in the control holes.
Проварив весь контур с одной стороны изделия, переворачивали его вместе с приспособлением и производили аналогичный процесс сварки с другой стороны изделия вторым проходом. Повторяемость процесса сварки позволила исключить использование контрольных отверстий на втором сварочном проходе. Исследование полученных образцов показало, что на заданных режимах сварки и сканирования луча получен сварной шов с практически параллельными стенками шириной в среднем 1,8 мм. Радиографический контроль не выявил непроваров по стыку, т.е. качество сварки соответствовало высокому качеству изделия. After boiling the entire circuit on one side of the product, we turned it along with the fixture and produced a similar welding process on the other side of the product with a second pass. The repeatability of the welding process eliminated the use of control holes in the second welding pass. The study of the obtained samples showed that at the specified modes of welding and scanning the beam, a weld with almost parallel walls with an average width of 1.8 mm was obtained. Radiographic inspection did not reveal lack of penetration at the joint, i.e. the quality of welding corresponded to the high quality of the product.
На одном из проваренных изделий практически на половине свариваемой длины наблюдалось исчезновение "просыпа" брызг в контрольном отверстии. Незначительное увеличение сварочного тока вывело сканирующий луч на зону стыка, с помощью чего была исключена возможность образования брака изделия, что и было установлено в результате радиографического контроля изделия. On one of the cooked products, almost half of the length to be welded showed the disappearance of “sprinkling” of spray in the control hole. A slight increase in the welding current brought the scanning beam to the joint zone, with the help of which the possibility of defective products was excluded, which was established as a result of radiographic inspection of the product.
Таким образом, предложенный способ позволил получить серию изделий высокого качества, полностью исключить непровар по стыку, тем самым устранить возможность получения брака при изготовлении сложных и дорогостоящих изделий. Thus, the proposed method made it possible to obtain a series of high-quality products, to completely eliminate lack of fusion at the joint, thereby eliminating the possibility of marriage in the manufacture of complex and expensive products.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4951216 RU2032509C1 (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Method for electron-beam welding of circular joints |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4951216 RU2032509C1 (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Method for electron-beam welding of circular joints |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2032509C1 true RU2032509C1 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=21582306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4951216 RU2032509C1 (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Method for electron-beam welding of circular joints |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2032509C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2233213C1 (en) * | 2003-02-03 | 2004-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А.Доллежаля" | Method for electron-beam welding up of evacuation hole in wall of evacuated vessel |
| RU2561626C2 (en) * | 2013-04-19 | 2015-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of electron beam welding of circular butts |
| RU2571673C1 (en) * | 2014-07-31 | 2015-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of turbine rotor manufacturing out of nickel heat-resistant alloy |
-
1991
- 1991-06-27 RU SU4951216 patent/RU2032509C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент С[А N 3873802, кл. B 23K 15/00, 1975. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2233213C1 (en) * | 2003-02-03 | 2004-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А.Доллежаля" | Method for electron-beam welding up of evacuation hole in wall of evacuated vessel |
| RU2561626C2 (en) * | 2013-04-19 | 2015-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of electron beam welding of circular butts |
| RU2571673C1 (en) * | 2014-07-31 | 2015-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of turbine rotor manufacturing out of nickel heat-resistant alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1233124A (en) | Steam turbine diaphragm | |
| US7022940B2 (en) | Combustor linear and method for making thereof | |
| US8366860B2 (en) | Laser welding method | |
| JP2008110404A (en) | Method and apparatus for repairing aperture and adjacent defect in flange | |
| US9440310B2 (en) | Monolite piston laser welding spatter control | |
| JPH01244120A (en) | Gas turbine engine | |
| US20200016703A1 (en) | Method of restoring a blade or vane platform | |
| RU2032509C1 (en) | Method for electron-beam welding of circular joints | |
| CN110711938B (en) | Laser welding method for silencer and cylinder cover | |
| JP5149611B2 (en) | Combustor liner replacement panel | |
| US5255508A (en) | Fuel nozzle assembly and method for making the assembly | |
| JP4974114B2 (en) | How to repair a combustor liner | |
| RU2614894C2 (en) | Manufacturing method of fuel injection nozzle unit, manufacturing method of fuel injection nozzle ring and fuel injection nozzle ring | |
| RU2708724C1 (en) | Method of electron-beam welding of annular connection of thin-wall shell with cylindrical cover, made of high-strength aluminum alloys | |
| US9724785B2 (en) | Radiographic markers for partial penetration welded joints | |
| JP5149612B2 (en) | Method for manufacturing a combustor liner replacement panel | |
| US11492928B2 (en) | Fixture for holding a rod guide assembly of a fuel control unit of an aircraft engine during welding | |
| JPH06344158A (en) | Method and device for electron beam welding | |
| JPH01321084A (en) | Laser beam spot welding method for gas turbine combustor | |
| US4479603A (en) | Reverse buckling rupture disk assembly method | |
| RU2060134C1 (en) | Electron-beam welding apparatus | |
| RU2798932C2 (en) | Method for recovery of working blades or guiding vane plate | |
| RU2731688C1 (en) | Method for manufacturing of mixing head of combustion chamber of liquid-propellant engine (lpe) | |
| Kravchuk et al. | Electron beam welding of thin-wall, small diameter tubes to tube plates | |
| JP6510971B2 (en) | Method of manufacturing joined body, and method of manufacturing spark plug |