某型航空发动机火焰筒整流罩TIG焊数值模拟研究

针对某型航空发动机火焰筒整流罩与8个支座的TIG焊问题,基于热-弹-塑性有限元方法,考虑了材料的非线性特点,进行了数值模拟。首先通过搭接接头焊接实验,验证了数值模拟方法的准确性,然后通过模拟获取了不同焊接方案下火焰筒整流罩的变形与残余应力分布情况。结果表明,采用间隔焊或对称焊的方法可轻微降低零件的最大变形量,当支座的两条焊缝均从顶部至下部焊接时,零件出现了严重的变形。改变焊接顺序及方向对残余应力的大小及分布均没有明显影响,支座焊缝区域沿整流罩轴向的残余应力表现为拉应力,支座两条焊缝中后焊焊缝的残余应力值要大于先焊焊缝的。综合考虑零件的变形及残余应力的大小及分布情况,建议采用间隔焊及焊接方向从下部至顶部焊接。

火焰筒整流罩粗晶组织性能分析及试验验证

某型航空发动机在试车后的检查中发现多台发动机的火焰筒整流罩存在裂纹,为了分析故障原因和改进设计工作,开展了晶粒尺寸与整流罩材料GH536合金力学性能的相关试验研究。用拉伸试验和高周疲劳试验比较了不同晶粒尺寸试验件的性能差异。结果表明:GH536合金粗晶组织的强度和疲劳寿命显著低于正常组织。晶粒粗大引发的疲劳性能降低是导致本次故障发生的主要原因。