CN107182224B - 薄壁零件的真空钎焊方法 - Google Patents
薄壁零件的真空钎焊方法Info
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Abstract
本发明涉及一种薄壁零件的真空钎焊方法，通过石墨作为真空钎焊夹具，并利用石墨夹具自然配重的方法防止零件变形，这种工艺方法解决了零件钎焊时不受夹具变形约束的影响，通过采用蒸汽除油的方法清理零件，将零件钎焊间隙控制在0.01mm～0.05mm之间，用薄钢片将粘带状钎料压实，保证钎料与盖板紧密贴合，这种工艺方法实现的零件高焊透率；利用激光切割粘带状钎料，控制钎料两边余量及钎焊参数，可有效控制钎料溢出高度和表面粗糙度。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空钎焊方法，尤其是一种薄壁零件的真空钎焊方法。
背景技术
真空钎焊方法是一种新型的焊接方式，但对于薄壁零件的真空钎焊，主要难点在于真空钎焊的变形控制。通常会采用与零件基体具有相同材质的材料做钎焊夹具。如现有航空领域的某薄壁一、二级扩压器真空钎焊，要求真空焊接后钎料溢出高度不超过0.2mm，溢出钎料表面粗糙度不超过Ra3.2mm，真空钎焊后的力学性能达到700MPa以上。零件是不锈钢材料，钎焊夹具也为不锈钢材料。现有的真空钎焊方法，其步骤为：
(1)单件加工后清理表面毛刺，然后用丙酮或酒精擦拭；
(2)用壁纸刀切割带状钎料；
(3)对零件盖板和底板进行装配，叶型孔间隙0.05mm～0.10mm；
(4)将零件装配到钎焊金属夹具上；
(5)将零件装炉进行钎焊，真空钎焊参数约为1130℃左右，保温20mi n。
这种方法在真空钎焊过程中夹具与零件同时膨胀和收缩，但几次钎焊后夹具变形难以控制，夹具变形严重，夹具约束导致零件变形受阻，钎焊后零件应力应变较大，尺寸超差频繁，同时钎焊焊透率不高，在90％以下，零件变形大，满足不了精度要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种真空钎焊变形控制方法，焊接质量不受夹具的影响，真空焊接后钎料溢出高度不超过0.2mm，溢出钎料表面粗糙度不超过Ra3.2mm，钎焊焊透率达到90％以上，不锈钢材料真空钎焊后的力学性能达到700MPa以上。本发明的技术解决方案如下：
(1)零件的机械加工：将薄壁零件的单件加工后去应力处理，余量应不大于2mm；
(2)焊前热处理：将单件进行焊前热处理，温度为1100～1140℃，保温15～25分钟；
(3)零件试装：对单件进行试装，试装后零件的配合间隙应在0.01mm-0.05mm之间；
(4)表面清理：试装后分解各单件，清理单件的表面毛刺，然后用丙酮擦拭除油，再用超声波清洗，超声波清洗持续时间15min～20min，最后用蒸汽去除表面残余的丙酮；
(5)切割钎料：利用激光切割材料为BNi4的带状钎料，切割后钎料两边余量在1.50～1.80mm之间；
(6)零件装配：在干净的无污染的环境下进行零件的装配；
(7)间隙检测：用塞尺对装配后的零件进行配合间隙检测，间隙应在0.01mm～0.05mm之间，检测过程中不得碰坏钎料；
(8)准备夹具；夹具的材料为石墨，包括可以使零件平稳放置在真空钎焊炉的石墨夹具底座和压紧零件的石墨环；
(9)零件入炉：将装配后的零件放入真空钎焊炉的石墨夹具底座上，然后将石墨环压在装配后的零件上；
(10)真空钎焊：对装配后零件进行真空钎焊，具体参数为：
a)温度为20℃，保持1分钟；
b)以每分钟升温6.5℃的速度，升温至600±10℃后保持90分钟；
c)以每分钟升温4℃的速度，升温至950±10℃后保持40分钟；
d)以每分钟升温3℃的速度，升温至1130±10℃后保持20分钟；
e)以每分钟降温5℃的速度，降温至900±10℃；
f)以每分钟降温3℃的速度，降温至600±10℃；
g)充氮气迅速冷却至80±10℃后保持5分钟；
h)零件出炉；
(11)去应力：钎焊后8小时内进行热处理，温度为650±10℃，保温1～2小时，热处理和真空钎焊可以使用同一设备，也可以使用不同的设备；
(12)机械加工；对零件进行余量机加至规定尺寸；
(13)最终检验。
本发明利用石墨作为真空钎焊夹具，石墨的热膨胀系数比金属小，真空钎焊多次石墨夹具也不变形；其次是利用石墨夹具自然配重的方法防止零件变形，自然配重是将石墨环放在零件上，利用石墨自身的重力将零件压紧；这种工艺方法解决了零件钎焊时不受夹具变形约束的影响。
本发明用蒸汽除油的方法清理零件，将零件钎焊间隙控制在0.01mm-0.05mm之间，用薄钢片将粘带状钎料压实，保证钎料与盖板紧密贴合，这种工艺方法实现的零件高焊透率；利用激光切割粘带状钎料，控制钎料两边余量及钎焊参数，可有效控制钎料溢出高度和表面粗糙度。
具体实施方式
薄壁零件的真空钎焊方法，其步骤为：
(1)零件的机械加工：将薄壁零件的单件加工后去应力处理，余量应不大于2mm；
(2)焊前热处理：将单件进行焊前热处理，温度为1100～1140℃，保温15～25分钟；
(3)零件试装：对单件进行试装，试装后零件的配合间隙应在0.01mm-0.05mm之间；
(4)表面清理：试装后分解各单件，清理单件的表面毛刺，然后用丙酮擦拭除油，再用超声波清洗，超声波清洗持续时间15min～20min，最后用蒸汽去除表面残余的丙酮；
(5)切割钎料：利用激光切割材料为BNi4的带状钎料，切割后钎料两边余量在1.50～1.80mm之间；
(6)零件装配：在干净的无污染的环境下进行零件的装配；
(7)间隙检测：用塞尺对装配后的零件进行配合间隙检测，间隙应在0.01mm～0.05mm之间，检测过程中不得碰坏钎料；
(8)准备夹具：夹具的材料为石墨，包括可以使零件平稳放置在真空钎焊炉的石墨夹具底座和压紧零件的石墨环；
(9)零件入炉：将装配后的零件放入真空钎焊炉的石墨夹具底座上，然后将石墨环压在装配后的零件上；
(10)真空钎焊：对装配后零件进行真空钎焊，具体参数为：
a)温度为20℃，保持1分钟；
b)以每分钟升温6.5℃的速度，升温至600±10℃后保持90分钟；
c)以每分钟升温4℃的速度，升温至950±10℃后保持40分钟；
d)以每分钟升温3℃的速度，升温至1130±10℃后保持20分钟；
e)以每分钟降温5℃的速度，降温至900±10℃；
f)以每分钟降温3℃的速度，降温至600±10℃；
g)充氮气迅速冷却至80±10℃后保持5分钟；
h)零件出炉；
(11)去应力：钎焊后8小时内进行热处理，温度为650±10℃，保温1～2小时，热处理和真空钎焊可以使用同一设备，也可以使用不同的设备；
(12)机械加工；对零件进行余量机加至规定尺寸；
(13)最终检验。
实施例
航空发动机压气机上的薄壁扩压器的真空钎焊，要求钎焊后钎焊焊透率达到90％以上，真空钎焊拉伸强度达到700MPa以上，并且可以达到钎料溢出高度不超过0.2mm，溢出钎料表面粗糙度不超过Ra3.2。
其具体方法为：
(1)零件的机械加工：将薄壁零件的单件加工后去应力处理，最大余量为1.8mm；
(2)焊前热处理：将单件进行焊前热处理，温度为1130℃，保温20分钟；
(3)零件试装：对单件进行试装，试装后零件的配合间隙为0.03mm；
(4)表面清理：试装后分解各单件，清理单件的表面毛刺，然后用丙酮擦拭除油，再用超声波清洗，超声波清洗持续时间20min，最后用蒸汽去除表面残余的丙酮；
(5)切割钎料：利用激光切割材料为BNi4的带状钎料，切割后钎料两边余量为1.70mm；
(6)零件装配：在干净的无污染的环境下进行零件的装配；
(7)间隙检测：用塞尺对装配后的零件进行配合间隙检测，间隙为0.03mm，过程中未碰坏钎料；
(8)准备夹具：夹具的材料为石墨，包括可以使零件平稳放置在真空钎焊炉的石墨夹具底座和压紧零件的石墨环；
(9)零件入炉：将装配后的零件放入真空钎焊炉的石墨夹具底座上，然后将石墨环压在装配后的零件上；
(10)真空钎焊：对装配后零件进行真空钎焊，具体参数为：
a)温度为20℃，保持1分钟；
b)以每分钟升温6.5℃的速度，升温至600℃后保持90分钟；
c)以每分钟升温4℃的速度，升温至950℃后保持40分钟；
d)以每分钟升温3℃的速度，升温至1130℃后保持20分钟；
e)以每分钟降温5℃的速度，降温至900℃；
f)以每分钟降温3℃的速度，降温至600℃；
g)充氮气迅速冷却至80℃后保持5分钟；
h)零件出炉；
(11)去应力：钎焊后6.5小时开始进行热处理，温度为650℃，保温2小时，热处理使用真空钎焊炉；
(12)机械加工；对零件进行余量机加至规定尺寸；
(14)最终检验：
钎焊后钎焊焊透率为92％，真空钎焊拉伸强度达到750MPa，钎料溢出高度最大为0.15mm，溢出钎料表面粗糙度为Ra1.6，零件合格。
Claims (1)
1.一种薄壁零件的真空钎焊方法，所述的零件是不锈钢材料，其特征是，该方法包括以下步骤：
(1)零件的机械加工：将薄壁零件的单件加工后去应力处理，余量应不大于2mm；
(2)焊前热处理：将单件进行焊前热处理，温度为1100～1140℃，保温15～25分钟；
(3)零件试装：对单件进行试装，试装后零件的配合间隙应在0.01mm～0.05mm之间；
(4)表面清理：试装后分解各单件，清理单件的表面毛刺，然后用丙酮擦拭除油，再用超声波清洗，超声波清洗持续时间15min～20min，最后用蒸汽去除表面残余的丙酮；
(5)切割钎料：利用激光切割材料为BNi4的带状钎料，切割后钎料两边余量在1.50～1.80mm之间；
(6)零件装配：在干净的无污染的环境下进行零件的装配；
(7)间隙检测：用塞尺对装配后的零件进行配合间隙检测，间隙应在0.01mm～0.05mm之间，检测过程中不得碰坏钎料；
(8)准备夹具：夹具的材料为石墨，包括可以使零件平稳放置在真空钎焊炉的石墨夹具底座和压紧零件的石墨环；
(9)零件入炉：将装配后的零件放入真空钎焊炉的石墨夹具底座上，然后将石墨环压在装配后的零件上；
(10)真空钎焊：对装配后零件进行真空钎焊，具体参数为：
a)温度为20℃，保持1分钟；
b)以每分钟升温6.5℃的速度，升温至600±10℃后保持90分钟；
c)以每分钟升温4℃的速度，升温至950±10℃后保持40分钟；
d)以每分钟升温3℃的速度，升温至1130±10℃后保持20分钟；
e)以每分钟降温5℃的速度，降温至900±10℃；
f)以每分钟降温3℃的速度，降温至600±10℃；
g)充氮气迅速冷却至80±10℃后保持5分钟；
h)零件出炉；
(11)去应力：钎焊后8小时内进行热处理，温度为650±10℃，保温1～2小时，热处理和真空钎焊可以使用同一设备，也可以使用不同的设备；
(12)机械加工；对零件进行余量机加至规定尺寸；
(13)最终检验。
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| CN110014247A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-07-16 | 昆明贵金属研究所 | 一种abs型粘带钎料及其制备方法 |
| CN110216348A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-10 | 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 | 薄壁不对称器件在钎焊炉中的支撑结构及其钎焊方法 |
| CN111333431A (zh) * | 2020-02-14 | 2020-06-26 | 南京工程学院 | 一种陶瓷微裂纹修复方法 |
| CN112658424A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-16 | 中国航发常州兰翔机械有限责任公司 | 一种径向扩压器真空钎焊工艺及其质量检验方法 |
| CN112775511A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-05-11 | 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 | 一种不锈钢整流器的真空钎焊连接方法 |
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