CN102500856B - 一种高温合金管子类零件真空钎焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高温合金管子类零件真空钎焊方法，首先在管子零件的焊接部位镀镍，其次将待钎焊的高温合金管子类零件进行装配，使装配间隙处于0.03mm～0.08mm范围内，再次在待钎焊的高温合金管子类零件的装配间隙内预置厚度为0.03mm非晶态箔状钎料片，而后对高温合金管子类零件进行氩弧焊定位，最后在管子类零件接头处涂注由粉状钎料调制的钎料膏，将高温合金管子类零件送入真空钎焊炉进行真空钎焊。在管子零件接头的装配间隙中预置非晶态钎料箔片可以保证焊接装配间隙，非晶态钎料箔片与粉状钎料在焊接过程中相互作用，有利于钎料的铺展润湿，同时降低了粉状钎料的流动距离，焊接质量得到很大提高。

Description

一种高温合金管子类零件真空钎焊方法

技术领域

本发明涉及零件加工领域，具体为一种高温合金管子类零件真空钎焊方法。

背景技术

我国在航空发动机的高温合金管子类零件制造装配中，往往采用真空钎焊工艺。由于真空钎焊工艺对焊接接头的配合间隙要求严格，且管子类零件在装配过程中难以保证整圈钎焊间隙均匀一致，焊后钎缝内部的焊接质量采用的X光检验方法，X光底片上存在模糊“黑线”问题，难以对零件的焊接质量给出准确判断。长期以来，高温合金管子类零件的真空钎焊质量问题一直制约着发动机的正常交付。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种高温合金管子类零件真空钎焊方法，以提高零件的一次焊接合格率。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种高温合金管子类零件真空钎焊方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：在待钎焊的高温合金管子类零件的焊接部位镀镍；

步骤2：采用选配加工工艺，将待钎焊的高温合金管子类零件进行装配，使装配间隙处于0.03mm～0.08mm范围内；

步骤3：在待钎焊的高温合金管子类零件的装配间隙内预置厚度为0.03mm非晶态箔状钎料片，而后对高温合金管子类零件进行氩弧焊定位；

步骤4：在经过步骤3处理后的高温合金管子类零件接头处涂注由粉状钎料调制的钎料膏，而后将高温合金管子类零件送入真空钎焊炉进行真空钎焊。

有益效果

试验表明，对焊接部位进行镀镍工艺处理，并没有对焊接接头的性能产生任何不利影响，但对真空钎焊合格率的提高效果明显。而在高温合金管子类零件接头的装配间隙中预置非晶态钎料箔片可以保证焊接装配间隙，非晶态钎料箔片与粉状钎料在焊接过程中相互作用，有利于钎料的铺展润湿，同时降低了粉状钎料的流动距离，焊接质量得到很大提高，并且这种方法操作简单，适合大批量零件的生产，后续生产证明采用这种方法可以将高温合金管子类零件的焊接合格率稳定的保证在95％以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明。

实施例：

步骤1：在待钎焊的高温合金管子类零件的焊接部位镀镍。

由于高温合金管子件的下料采用砂轮切割，会造成管子表面焊接部位的浅表氧化，这是影响钎料铺展的主要因素，也是影响零件焊接合格率的主要原因。由于管子下料还没有既经济又适合于批量化的下料方法，我们采用酸洗、砂布抛光、真空净化等多种措施进行对比试验，零件合格率没有明显提高，最终选择镀镍的方法进行试验，对钎焊搭接区域进行焊前镀镍，并对焊接后的试板进行性能测试，试验结果见下表：

可见，镀镍试样剪切强度数据平稳，平均值与未镀镍试板数据相当，未见明显降低，可见镀镍工艺对焊接接头的性能几乎没有影响。

在上述试板镀镍试验的基础上，进行了模拟件的焊接试验。同时为了验证人为因素影响，采用两组人员对比试验，试验结果见下表：

操作者	投入数量	合格数量	合格率
				A	5	4	80％
B	5	4	80％

可见，镀镍效果显著，操作人员对合格率没有明显影响。在此基础上，我们又对正式件进行了试加工，结果见下表：

批次号	投料数	合格数	合格率
				0601	10	9	90％
0615	105	100	95％
				0616	120	109	91％
0617	258	241	93.8％

可见，镀镍以后对真空钎焊合格率提高效果明显，能够满足批量化的生产需要。

步骤2：采用选配加工工艺，将待钎焊的高温合金管子类零件进行装配，使装配间隙处于0.03mm～0.08mm范围内。这里主要是通过控制高温合金管接头的内孔尺寸公差，并配合选配工艺，使管接头的内孔径与管子件的外径的配合间隙控制在0.06mm～0.16mm范围内。

步骤3：在待钎焊的高温合金管子类零件的装配间隙内预置厚度为0.03mm非晶态箔状钎料片，而后对高温合金管子类零件进行氩弧焊定位。

该步骤为定位装配工艺。非晶态合金是具有特殊物理机械性能和化学性能的新材料，非晶态合金产品之所以具有高性能，是因为这种合金的组织是在快速凝固(冷却速度10⁴℃/S～10⁶℃/S)过程中形成的特殊组织。非晶态合金钎焊料是可以实际应用的新型焊接材料。非晶态合金焊料与粉末和膏体焊料不同，合金成分计量精确、熔化温度范围窄小、化学成分均匀性和显微组织均匀性高、扩散活性及附着活性高、容易流进缝隙、钎焊区无显微偏析和显微缩孔，因而获得的焊接接头具有高强度和高的耐腐蚀性。在管子接头的间隙中预置了非晶态钎料箔片，在氩弧焊定位时抵消了氩弧焊点的拉紧力，在定位后钎焊间隙也能保证0.03-0.08mm的工艺要求。

步骤4：在经过步骤3处理后的高温合金管子类零件接头处涂注由粉状钎料调制的钎料膏，而后将高温合金管子类零件送入真空钎焊炉进行真空钎焊。

在真空钎焊入炉前再在接头处涂注由粉状钎料调制的钎料膏，这里粉状钎料主要用于零件的焊接。非晶态钎料箔片与粉状钎料这两种状态钎料在焊接过程中相互作用，更有利于钎料的铺展润湿，同时降低了粉状钎料的流动距离，焊接质量得到很大提高。

此外，对于特定的零件材料和钎焊料，还应当对焊接工艺参数进行优化。

对于固溶强化高温合金，须将其合金元素及其化合物充分固溶于基体内，才能取得良好的高温性能，因此钎焊温度不能过高，否则将会导致母材晶粒长大，降低母材性能。本实施例中管子零件的材料为GH625，故选用GH625合金作为试验对象。该零件的钎焊进炉次数极限情况下可能达到6次，为优化焊接工艺参数位提供依据，我们进行了以下试验：

a.多次焊接对母材晶粒度影响试验

试验条件：钎焊温度1045±5℃，保温15-20分钟。试验数据见下表：

编号	焊接次数	内管晶粒度等级	外管晶粒度等级
				3-1～5#	3	5～6级	5～6级
4-1～5#	4	5～6级	5～6级
				5-1～2#	5	5～6级	5～6级
6-1～3#	6	5～6级	5级
				6-4～5#	6	5～6级	5～6级

b.持续高温焊接加热对母材晶粒度影响试验

试验条件：钎焊温度1050±10℃。试验数据见下表：

编号	保温时间	晶粒度等级	钎焊温度	相当于钎焊次数
					1#	3小时	5～6级	1050±10℃	9次
2#	4小时	5～6级	1050±10℃	12次
					3#	未进炉	8级	未进炉	0次

GH625合金材料标准(Q/5B 4097-95)要求管材平均晶粒度应达到5级或者更细，允许个别3级晶粒度存在。从上表可见，GH625母材经过1045℃～1050℃±10℃保温30分钟或者更长时间高温，多次进炉钎焊后，晶粒度有一定长大，但是仍符合Q/5B4097-95标准要求。

根据以上试验，确定焊接工艺参数如下：1045±5℃，保温10～20min。

Claims (1)

1.一种高温合金管子类零件真空钎焊方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：在待钎焊的高温合金管子类零件的焊接部位镀镍；

步骤2：采用选配加工工艺，将待钎焊的高温合金管子类零件进行装配，使装配间隙处于0.03mm～0.08mm范围内；

步骤3：在待钎焊的高温合金管子类零件的装配间隙内预置厚度为0.03mm非晶态箔状钎料片，而后对高温合金管子类零件进行氩弧焊定位；

步骤4：在经过步骤3处理后的高温合金管子类零件接头处涂注由粉状钎料调制的钎料膏，而后将高温合金管子类零件送入真空钎焊炉进行真空钎焊。