研究背景
金属导管是航空发动机的重要组成部分，各系统中的燃油、滑油、空气、氧气等工作介质都依靠金属导管来传递输送。航空发动机管路零件具有种类多、数量大、精度等级高等特点，因此其制造精度和质量的要求很高，对制造方法的要求也就越来越高。金属导管的主要制造方法为焊接，航空发动机金属导管的焊接多采用手工氩弧焊、火焰钎焊、感应钎焊等。上述焊接方法操作方便、设备简单、成本低廉，对管路单件的要求较低，因此在管路焊接中应用较为广泛。但是这几种焊接方法都是手工操作，对焊工的技能水平要求较高，通常焊缝成形都不甚理想，会出现焊偏、凹陷、焊漏、焊不透等缺陷。
近年来，随着金属导管的大量应用，对金属导管的焊接质量要求越来越高，自动焊接成为较理想的导管焊接方法。在20世纪90年代出现了自动环焊机用于焊接金属导管，焊接管径可覆盖航空发动机上所有金属导管，因此，近年来自动环焊机开始在航空发动机金属导管焊接上得到应用，并取得成功。
排气管环焊机的基本结构
自动环焊机的装配图如图所示。排气管环焊机主要由带轮防护罩、传动机构、观察窗、台架、防护罩和旋转夹紧机构组成。
环焊机
ACL-200的小型自动环焊机规格
针对航空发动机中的导管直径通常在φ30mm以内，选用美国MK公司生产的型号为ACL-200的小型自动环焊机。该型焊机主要用于不锈钢、碳钢、铝合金等管材的管管对焊，及管路与管接头的焊接。焊接范围为导管外径φ6～φ50mm。设备参数如图所示。
环焊机
焊接工艺
焊前的清理及定位焊
打磨管端头内外毛刺，使管端齐平无毛刺，并用酒精擦拭干净。采用手工钨极氩弧焊定位，定位焊点位置如图1所示，要求定位焊点不宜过高，电流不宜太大，不允许焊透，焊点数目不得少于2个，焊点直径不得大于6mm；
图1
定位焊如果采用如图2所示的位置，会出现焊点位置偏离焊接对接面的中性线，由于环焊焊缝成形比较规则，偏离焊缝的定位焊点不能被正常焊缝所覆盖，造成定位焊点在焊缝的边缘及外侧，使焊缝表面成形较差。若采用图1的定位方式，可有效避免此类情况发生。图2
自动环焊
环焊设备为自动焊管机。环焊的主要焊接参数包括焊接电流、焊枪转速、保护气体流量等，同时焊接接头的间隙配合也起着至关重要的作用。在现有的条件下，管路端头由车工加工而成，焊接前由钳工修理，这种情况下，短头的尺寸精度难以达到图纸规定要求，导致管端与管接头配合间隙不均；此外定位焊时，如果管路发生错位，也会导致配合面间隙不均，从而使环焊后出现焊缝表面凹陷。焊接过程中采用导管内部通氩气保护若导管内部没有氩气保护，会导致焊缝背面成型不良，同时造成氧化。
