研究背景
金屬導管是航空發動機的重要組成部分，各系統中的燃油、滑油、空氣、氧氣等工作介質都依靠金屬導管來傳遞輸送。航空發動機管路零件具有種類多、數量大、精度等級高等特點，因此其制造精度和質量的要求很高，對制造方法的要求也就越來越高。金屬導管的主要制造方法為焊接，航空發動機金屬導管的焊接多采用手工氩弧焊、火焰釺焊、感應釺焊等。上述焊接方法操作方便、設備簡單、成本低廉，對管路單件的要求較低，因此在管路焊接中應用較為廣泛。但是這幾種焊接方法都是手工操作，對焊工的技能水平要求較高，通常焊縫成形都不甚理想，會出現焊偏、凹陷、焊漏、焊不透等缺陷。
近年來，随着金屬導管的大量應用，對金屬導管的焊接質量要求越來越高，自動焊接成為較理想的導管焊接方法。在20世紀90年代出現了自動環焊機用于焊接金屬導管，焊接管徑可覆蓋航空發動機上所有金屬導管，因此，近年來自動環焊機開始在航空發動機金屬導管焊接上得到應用，并取得成功。
排氣管環焊機的基本結構
自動環焊機的裝配圖如圖所示。排氣管環焊機主要由帶輪防護罩、傳動機構、觀察窗、台架、防護罩和旋轉夾緊機構組成。
環焊機
ACL-200的小型自動環焊機規格
針對航空發動機中的導管直徑通常在φ30mm以内，選用美國MK公司生産的型号為ACL-200的小型自動環焊機。該型焊機主要用于不鏽鋼、碳鋼、鋁合金等管材的管管對焊，及管路與管接頭的焊接。焊接範圍為導管外徑φ6～φ50mm。設備參數如圖所示。
環焊機
焊接工藝
焊前的清理及定位焊
打磨管端頭内外毛刺，使管端齊平無毛刺，并用酒精擦拭幹淨。采用手工鎢極氩弧焊定位，定位焊點位置如圖1所示，要求定位焊點不宜過高，電流不宜太大，不允許焊透，焊點數目不得少于2個，焊點直徑不得大于6mm；
圖1
定位焊如果采用如圖2所示的位置，會出現焊點位置偏離焊接對接面的中性線，由于環焊焊縫成形比較規則，偏離焊縫的定位焊點不能被正常焊縫所覆蓋，造成定位焊點在焊縫的邊緣及外側，使焊縫表面成形較差。若采用圖1的定位方式，可有效避免此類情況發生。圖2
自動環焊
環焊設備為自動焊管機。環焊的主要焊接參數包括焊接電流、焊槍轉速、保護氣體流量等，同時焊接接頭的間隙配合也起着至關重要的作用。在現有的條件下，管路端頭由車工加工而成，焊接前由鉗工修理，這種情況下，短頭的尺寸精度難以達到圖紙規定要求，導緻管端與管接頭配合間隙不均；此外定位焊時，如果管路發生錯位，也會導緻配合面間隙不均，從而使環焊後出現焊縫表面凹陷。焊接過程中采用導管内部通氩氣保護若導管内部沒有氩氣保護，會導緻焊縫背面成型不良，同時造成氧化。
