CN111730267A - 一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法 - Google Patents

一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111730267A
CN111730267A CN202010634885.6A CN202010634885A CN111730267A CN 111730267 A CN111730267 A CN 111730267A CN 202010634885 A CN202010634885 A CN 202010634885A CN 111730267 A CN111730267 A CN 111730267A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
wear
blade
clamping end
resistant block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010634885.6A
Other languages
English (en)
Inventor
徐宇
彭潇禾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Qianding Technology Development Co ltd
Original Assignee
Guizhou Qianding Technology Development Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Qianding Technology Development Co ltd filed Critical Guizhou Qianding Technology Development Co ltd
Priority to CN202010634885.6A priority Critical patent/CN111730267A/zh
Publication of CN111730267A publication Critical patent/CN111730267A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08—Auxiliary devices therefor
    • B23K3/087—Soldering or brazing jigs, fixtures or clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008—Soldering within a furnace

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法，属于焊接技术领域。该焊接夹具包括夹具本体、上侧夹持端、下侧夹持端和内槽口；所述内槽口为矩形凹槽，开设于所述夹具本体的一侧面上，矩形凹槽的上下两侧分别为上侧夹持端和下侧夹持端，所述上侧夹持端上开设螺孔；当所述单晶涡轮叶片的叶冠伸入所述内槽口后，将螺丝拧入螺孔中实现对叶冠的固定。采用该夹具进行真空钎焊，解决了焊接过程中焊缝过大、焊不实与焊接变形等问题。

Description

一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种单晶涡轮叶片耐磨块焊接方法。
背景技术
涡轮叶片是航空发动机和燃气轮机中的核心热端部件，承受着高温、高应力、高转速、环境腐蚀等工况条件。随着航空发动机与燃机轮机的发展，涡轮前进口温度不断提高，单晶涡轮叶片正在被广泛使用，并且叶片结构越来越复杂，越来越精细，精度要求越来越高。
中大型航空发动机与燃气轮机多数采用叶片与涡轮盘分体结构。叶片采用榫齿结构与涡轮盘组装在一起，一般情况下相邻叶片叶冠间隙在0.1-0.5mm之间。在航空发动机与燃气轮机运行过程中，由于叶片振动或者高温变形，相邻叶片叶冠不可避免的发生碰撞和摩擦。一旦叶冠由于碰撞和摩擦发生变形或磨损，将导致叶片间隙过大，从而导致叶片振动过大，叶片易发生断裂，导致发动机或燃气轮机报废。因此相邻叶片叶冠一般都采用高温耐磨块进行间隔。
高温耐磨块采用氩弧焊或真空钎焊连接于叶片叶冠接触面，氩弧焊一般用于低压涡轮叶片耐磨块的焊接，承温能力较低，真空钎焊可以焊接承温能力较高的耐磨块，多用于高压涡轮叶片。目前耐磨块真空钎焊通常是将耐磨块与叶片叶冠待焊接面通过工装进行组合，然后利用氩弧焊点焊将耐磨块与叶冠连接，在耐磨块与叶冠接缝处涂抹钎焊料，放入真空钎焊炉中进行焊接。这种方法尽管能够保证耐磨块与叶片叶冠位置的对接，但是由于氩弧焊点焊温度较高，容易产生局部变形，钎焊料在真空钎焊过程中容易发生流淌，并且焊缝部位间隙容易过大，易导致焊接缺陷，进而在叶片试车过程中出现耐磨块掉落现象。并且这种焊接方法易在叶冠产生再结晶缺陷，而单晶叶片中不允许存在再结晶缺陷。
发明内容
针对目前单晶叶片叶冠与耐磨块在真空钎焊中出现的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法，解决焊接过程中焊缝过大、焊不实与焊接变形等问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具，包括夹具本体、上侧夹持端、下侧夹持端和内槽口；其中：所述内槽口为矩形凹槽，开设于所述夹具本体的一侧面上，矩形凹槽的上下两侧分别为上侧夹持端和下侧夹持端，所述上侧夹持端上开设螺孔；当所述单晶涡轮叶片的叶冠伸入所述内槽口后，将螺丝拧入螺孔中实现对叶冠的固定。
所述焊接夹具的材质为高纯石墨。
所述内槽口的尺寸(厚度与宽度)按照所要焊接叶片叶冠形状进行加工，内槽口厚度(高度)比实际叶冠厚度大1-2mm，夹具下侧夹持端比上侧夹持端长2-5mm。
所述螺孔的直径大于5mm，并且螺口位置靠近夹具上侧夹持端的外端面，以避免螺孔位置与内槽中放置耐磨块位置重叠。
所述内槽口的内侧面均采用刚玉涂料均匀涂抹，防止夹具与铸件和钎焊料在高温下发生反应。
所述刚玉涂料是采用320目纯Al2O3粉与硅溶胶按照(5～10):1的重量比例均匀混合而成，或者，所述刚玉涂料直接采用单晶叶片陶瓷型壳用面层涂料；所述刚玉涂料涂抹后经干燥后方可使用。
利用所述焊接夹具进行的单晶涡轮叶片耐磨块的焊接，是通过钎焊工艺将单晶涡轮叶片叶冠与耐磨块焊接在一起，具体包括如下步骤：
(1)将耐磨块与叶片叶冠接触面清理干净，均匀涂抹钎焊料后，将耐磨块放入焊接夹具的内槽口内侧(耐磨块与内槽口内侧面紧密贴合)；
(2)将叶片叶冠伸入内槽口中至其与耐磨块紧密接触，且叶冠下表面与夹具下侧夹持端的内表面紧贴，夹具上侧夹持端内表面与叶冠上表面之间留有1-2mm间隙；
(3)在耐磨块和叶片叶冠接缝上部添加一层钎焊料，以保证钎焊过程中通过毛细作用吸入焊缝，保证焊缝质量；
(4)按照钎焊料及叶片工艺要求进行真空钎焊。
本发明焊接工具和焊接方法的优点如下：
采用本发明夹具和方法对单晶叶片叶冠与耐磨块进行真空钎焊，可以不用进行预焊接(点焊)，耐磨块与叶片叶冠接触面依靠本发明可实现对接准确，焊缝间隙不变，保证真空钎焊质量，避免涡轮叶片在工作过程中出现掉块或开裂现象。
附图说明
图1为本发明焊接夹具结构及钎焊组装示意图。
图2为焊缝金相观察；其中：(a)本发明焊缝，(b)传统工艺出现孔洞的焊缝。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，以下结合实例对本发明进行描述，但实例仅为对本发明的特点和优点做进一步阐述，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具，如图1所示。该焊接夹具包括夹具本体、上侧夹持端、下侧夹持端和内槽口；其中：所述内槽口为矩形凹槽，开设于所述夹具本体的一侧面上，矩形凹槽的上下两侧分别为上侧夹持端和下侧夹持端，所述上侧夹持端上开设螺孔；当所述单晶涡轮叶片的叶冠伸入所述内槽口后，将螺丝拧入螺孔中实现对叶冠的固定。所述焊接夹具的材质为高纯石墨。
所述内槽口的尺寸(厚度与宽度)按照所要焊接叶片叶冠形状进行加工，内槽口厚度(高度)比实际叶冠厚度大1-2mm，夹具下侧夹持端比上侧夹持端长2-5mm。所述螺孔的直径大于5mm，并且螺口位置靠近夹具上侧夹持端的外端面，以避免螺孔位置与内槽中放置耐磨块位置重叠。
所述内槽口的内侧面均采用刚玉涂料均匀涂抹，防止夹具与铸件和钎焊料在高温下发生反应。所述刚玉涂料是采用320目纯Al2O3粉与硅溶胶按照(5～10):1的重量比例均匀混合而成，或者，所述刚玉涂料直接采用单晶叶片陶瓷型壳用面层涂料；所述刚玉涂料涂抹后经干燥后方可使用。
实施例1
利用本发明焊接夹具对某型号航空发动机高压涡轮单晶叶片叶冠进行耐磨块钎焊。首先根据叶片叶冠形状和尺寸加工高纯石墨夹具，结构如图1所示。内槽口厚度比实际叶冠厚度大2mm，夹具下夹持端比夹具上夹持端长5mm。夹具上夹持端上根据叶冠形状加工螺孔，螺孔直径8mm，螺孔位置要避免与耐磨块位置重叠。夹具内侧采用单晶叶片陶瓷型壳用面层涂料进行均匀涂挂，待干燥后进行使用。将耐磨块与叶片叶冠接触面清理干净，均匀涂抹钎焊料，耐磨块放入本发明夹具内槽口内，夹具按照图1所示固定在叶冠处，安装时要注意保证耐磨块与叶冠接触面紧密接触，并且夹具下夹持端内表面紧贴叶冠下表面，夹具上夹持端内表面与叶冠上表面留有1-2mm间隙。在耐磨块和叶片叶冠接缝上部添加一层钎焊料，保证钎焊过程中通过毛细作用吸入焊缝，保证焊缝质量。按照钎焊料及叶片工艺要求设置升温速率与保温时间，进行真空钎焊。利用本发明夹具和工艺进行的叶片叶冠耐磨块焊接，可以防止焊接变形和焊料的流淌，焊缝间隙符合相关技术要求，如图2(a)所示为焊缝解剖图，可见焊缝均匀未见明显孔洞和焊不实等缺陷。
对比例1
采用传统耐磨块钎焊工艺(不使用本发明夹具)对实施例1中叶片叶冠进行焊接。将耐磨块与叶片叶冠接触面清理干净，涂抹钎焊料，利用传统工艺将耐磨块与叶片叶冠对接，利用氩弧焊进行点焊，焊缝处涂抹钎焊料与阻流剂。采用实施例1中使用的真空钎焊炉，按照实施例1的升温速率与保温时间进行真空钎焊。对耐磨块与叶片叶冠焊缝进行金相分析发现(图2(b))，焊缝存在孔洞和焊不实等现象。

Claims (7)

1.一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具，其特征在于：该焊接夹具包括夹具本体、上侧夹持端、下侧夹持端和内槽口；其中：所述内槽口为矩形凹槽，开设于所述夹具本体的一侧面上，矩形凹槽的上下两侧分别为上侧夹持端和下侧夹持端，所述上侧夹持端上开设螺孔；当所述单晶涡轮叶片的叶冠伸入所述内槽口后，将螺丝拧入螺孔中实现对叶冠的固定。
2.根据权利要求1所述的单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具，其特征在于：所述焊接夹具的材质为高纯石墨。
3.根据权利要求1所述的单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具，其特征在于：所述内槽口的尺寸按照所要焊接叶片叶冠形状进行加工，内槽口厚度比实际叶冠厚度大1-2mm，夹具下侧夹持端比上侧夹持端长2-5mm。
4.根据权利要求1所述的单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具，其特征在于：所述螺孔的直径大于5mm，并且螺口位置靠近夹具上侧夹持端的外端面，以避免螺孔位置与内槽中放置耐磨块位置重叠。
5.根据权利要求1所述的单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具，其特征在于：所述内槽口的内侧面均采用刚玉涂料均匀涂抹，防止夹具与铸件和钎焊料在高温下发生反应。
6.根据权利要求5所述的单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具，其特征在于：所述刚玉涂料是采用320目纯Al2O3粉与硅溶胶按照(5～10):1的重量比例均匀混合而成，或者，所述刚玉涂料直接采用单晶叶片陶瓷型壳用面层涂料；所述刚玉涂料涂抹后经干燥后方可使用。
7.一种利用权利要求1-6任一所述焊接夹具进行的单晶涡轮叶片耐磨块的焊接方法，其特征在于：该方法是通过钎焊工艺将单晶涡轮叶片叶冠与耐磨块焊接在一起，具体包括如下步骤：
(1)将耐磨块与叶片叶冠接触面清理干净，均匀涂抹钎焊料后，将耐磨块放入焊接夹具的内槽口内侧(耐磨块与内槽口内侧面紧密贴合)；
(2)将叶片叶冠伸入内槽口中至其与耐磨块紧密接触，且叶冠下表面与夹具下侧夹持端的内表面紧贴，夹具上侧夹持端内表面与叶冠上表面之间留有1-2mm间隙；
(3)在耐磨块和叶片叶冠接缝上部添加一层钎焊料，以保证钎焊过程中通过毛细作用吸入焊缝，保证焊缝质量；
(4)按照钎焊料及叶片工艺要求进行真空钎焊。
CN202010634885.6A 2020-07-03 2020-07-03 一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法 Pending CN111730267A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010634885.6A CN111730267A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010634885.6A CN111730267A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111730267A true CN111730267A (zh) 2020-10-02

Family

ID=72654062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010634885.6A Pending CN111730267A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111730267A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115365595A (zh) * 2022-09-30 2022-11-22 成都和鸿科技股份有限公司 一种双联导向叶片钎焊方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1994679A (zh) * 2006-01-06 2007-07-11 联合工艺公司 涡轮机元件修补夹具
CN101439430A (zh) * 2008-12-30 2009-05-27 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种钎焊方法
CN204471236U (zh) * 2015-01-04 2015-07-15 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种涡轮转子叶片专用夹具
CN106119831A (zh) * 2016-06-23 2016-11-16 中国人民解放军第五七九工厂 涡轮叶片锯齿冠磨损故障的修复方法
CN206464848U (zh) * 2016-12-21 2017-09-05 中国南方航空工业(集团)有限公司 带冠涡轮叶片用夹具
CN107794528A (zh) * 2017-10-23 2018-03-13 江西瑞曼增材科技有限公司 一种高温合金表面耐磨抗氧化涂层的制备方法
CN108145287A (zh) * 2017-12-28 2018-06-12 贵阳航发精密铸造有限公司 一种单晶涡轮叶片叶冠耐磨块的焊接方案
CN108914045A (zh) * 2018-09-25 2018-11-30 德清创智科技股份有限公司 真空钎焊用不锈钢夹具表面涂层及其制备方法
CN111230247A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 襄阳航泰动力机器厂 一种宽间隙钎焊焊缝控形方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1994679A (zh) * 2006-01-06 2007-07-11 联合工艺公司 涡轮机元件修补夹具
CN101439430A (zh) * 2008-12-30 2009-05-27 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种钎焊方法
CN204471236U (zh) * 2015-01-04 2015-07-15 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种涡轮转子叶片专用夹具
CN106119831A (zh) * 2016-06-23 2016-11-16 中国人民解放军第五七九工厂 涡轮叶片锯齿冠磨损故障的修复方法
CN206464848U (zh) * 2016-12-21 2017-09-05 中国南方航空工业(集团)有限公司 带冠涡轮叶片用夹具
CN107794528A (zh) * 2017-10-23 2018-03-13 江西瑞曼增材科技有限公司 一种高温合金表面耐磨抗氧化涂层的制备方法
CN108145287A (zh) * 2017-12-28 2018-06-12 贵阳航发精密铸造有限公司 一种单晶涡轮叶片叶冠耐磨块的焊接方案
CN108914045A (zh) * 2018-09-25 2018-11-30 德清创智科技股份有限公司 真空钎焊用不锈钢夹具表面涂层及其制备方法
CN111230247A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 襄阳航泰动力机器厂 一种宽间隙钎焊焊缝控形方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱艳等: "《钎焊 第2版》", 31 March 2018, 哈尔滨工业大学出版社 *
李淑华: "《典型难焊接材料焊接技术》", 31 March 2016, 中国铁道出版社 *
杜静等: "发动机低压涡轮叶片锯齿冠耐磨片的钎焊", 《焊接》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115365595A (zh) * 2022-09-30 2022-11-22 成都和鸿科技股份有限公司 一种双联导向叶片钎焊方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5732467A (en) Method of repairing directionally solidified and single crystal alloy parts
US20160069184A1 (en) Method of blade tip repair
US6491208B2 (en) Cold spray repair process
EP2466070A2 (en) Method of repairing a transition piece of a gas turbine engine
US20070111119A1 (en) Method for repairing gas turbine engine compressor components
KR20070073612A (ko) 기계 구성요소 및 이를 제작 및 수선하는 방법
EP2497906B1 (en) Method for manufacturing a hot gas path component.
US8240999B2 (en) Internally supported airfoil and method for internally supporting a hollow airfoil during manufacturing
JP7038545B2 (ja) 拡散合金インサートを用いた難溶接超合金部品のろう付け構造補修
CN106119831A (zh) 涡轮叶片锯齿冠磨损故障的修复方法
JP2018168851A5 (zh)
US9476304B2 (en) Laser casting blade repair
JP2001025863A (ja) 溶接方法および溶接用アセンブリ
CN111730267A (zh) 一种单晶涡轮叶片耐磨块的焊接夹具和焊接方法
CN101992331B (zh) 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的真空钎焊工艺
CN110977074B (zh) 一种镍基高温合金材料的炉中钎焊方法
JP2007192218A (ja) ガスタービンエンジン構成要素を修復する方法及びガスタービンエンジン構成要素
CA2746275C (en) Turbine nozzle segment and method of repairing same
US20090001065A1 (en) Welding Method and Welding Device
CN114833412B (zh) Dd6单晶和gh3536合金的钎焊方法
US11982207B2 (en) Tip repair of a turbine component using a composite tip boron base pre-sintered preform
CN104128686B (zh) 四翼型射频四极场加速器腔体π模杆氢炉钎焊方法
RU2785029C1 (ru) Ремонт концевой части компонента турбины с помощью композитной предварительно спеченной преформы легированной бором основы
CN113172387B (zh) 一种光电复合修复涡轮导向叶片裂纹的方法
CN115647501B (zh) 一种用于涡轮导向叶片大尺寸裂纹修理的钎焊方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201002

RJ01 Rejection of invention patent application after publication