CN112276331B - 一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法 - Google Patents
一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112276331B CN112276331B CN202011106872.8A CN202011106872A CN112276331B CN 112276331 B CN112276331 B CN 112276331B CN 202011106872 A CN202011106872 A CN 202011106872A CN 112276331 B CN112276331 B CN 112276331B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- interface
- disk
- diffusion
- double
- 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.)
- Active
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
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
- B23K20/023—Thermo-compression bonding
- B23K20/026—Thermo-compression bonding with diffusion of soldering material
-
- 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
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/26—Auxiliary equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
本发明提出一种双辐板涡轮盘的焊接方法,这种方法焊接而成的双辐板涡轮盘界面成分均匀、变形少,焊接界面力学性能与基体相当,同时还能实现周向和径向精准定位,结构简单、装拆方便。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机和燃气轮机领域涡轮盘制造领域,具体涉及一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法。
背景技术
双辐板涡轮盘,较常规的涡轮盘减重明显,进而减轻发动机整体质量,提高涡轮转子承载能力,从而提高发动机推重比,是下一代航空发动机关键技术之一。双辐板涡轮盘通过左、右两个辐板焊接而成,左、右辐板之间形成一个中心盘腔。涡轮盘工作环境恶劣,导致盘体温度和应力都比较高,加上双辐板涡轮盘焊接难度大,因此,对双辐板涡轮盘的焊接要求极高。焊接方法是制约双辐板涡轮盘制造成功的关键因素。
国外对双辐板涡轮盘的焊接为通过增加中间夹层,抽真空加温加压的方法焊接,没有预扩散这个环节,高温、高压焊接不可避免会导致零件变形。国内常规转子焊接采用的惯性摩擦焊和加压过渡液相扩散焊(TLP)方法容易在焊接边界产生大量的飞边,而焊接成形后盘腔内飞边难以加工。
发明内容
本发明的目的:提出一种双辐板涡轮盘的焊接方法,这种方法焊接而成的双辐板涡轮盘界面成分均匀、变形少,焊接界面力学性能与基体相当,同时还能实现周向和径向精准定位,结构简单、装拆方便。
本发明的技术方案:提供一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法,所述焊接方法包括:
步骤1,焊接面加工:双辐板涡轮盘毛坯左辐板1加工出左盘心焊接界面6、左内腔轮廓7、左盘缘预扩散焊接内界面8、左盘缘焊接界面9、左盘缘预扩散焊接外界面10、左径向定位止口11和周向定位凸块19;
双辐板涡轮盘毛坯右辐板3加工出右盘心焊接界面12、右内腔轮廓13、右盘缘预扩散焊接内界面14、右盘缘焊接界面15、右盘缘预扩散焊接外界面16、右径向定位止口17和周向定位凹槽20;
步骤2,电镀:左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12、左盘缘焊接界面9、右盘缘焊接界面15采用电镀方式覆盖一层活性金属元素镀层;
步骤3,装配:将左辐板的左径向定位止口11、周向定位凸块19与右辐板的右径向定位止口17和周向定位凹槽20配合,使左盘缘预扩散焊接内界面8、左盘缘预扩散焊接外界面10分别对应与右盘缘预扩散焊接内界面14、右盘缘预扩散焊接外界面16接触,在左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12之间存在间隙;
步骤4,预扩散焊接:采用预扩散工艺对左盘缘预扩散焊接内界面8、右盘缘预扩散焊接内界面14进行初步焊接,对左盘缘预扩散焊接外界面10、右盘缘预扩散焊接外界面16进行初步焊接,形成盘缘密闭空腔18;
步骤5,热等静压:将预扩散焊接后的毛坯放入热等静压炉进行热等静压扩散,左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12焊接,并实现双辐板涡轮盘毛坯左辐板1、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3焊接。
进一步地,双辐板涡轮盘毛坯左辐板1加工出的左盘缘预扩散焊接内界面8面积占轮缘总焊接面积的1~1.5%、左盘缘预扩散焊接外界面10占轮缘总焊接面积的1.5~2%。
进一步地,金属元素镀层为活性金属元素镍层。
进一步地,通过加温、加压方式进行预扩散焊接。
进一步地,预扩散焊接前在双辐板涡轮盘毛坯左辐板1的左加压面2、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3的右加压面4均覆盖一层石墨纸,以避免盘缘预扩散焊接后盘件无法与压头分离。
进一步地,根据双辐板涡轮盘毛坯材料性能,确定双辐板涡轮盘毛坯左辐板1、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3组织的状态和焊接温度。
进一步地,预扩散焊接温度、保温时间与热等静压扩散焊接温度、保温时间一致。
进一步地,保温时间为2~5小时。
本发明的有益效果:
方法简单、可靠、易实现;焊接界面沿轴向的变形小,且力学性能优异;焊接界面不会出现凸起或者飞边。
附图说明
图1双辐板涡轮盘轮廓及其毛坯结构;
图2双辐板涡轮盘左、右辐板的结构示意图;
图3双辐板涡轮盘焊接结构示意图;
其中,1-双辐板涡轮盘毛坯左辐板;2-左加压面;3-双辐板涡轮盘毛坯右辐板;4-右加压面;5-双辐板涡轮盘外轮廓;6-左盘心焊接界面;7-左内腔轮廓;8-左盘缘预扩散焊接内界面;9-左盘缘焊接界面;10-左盘缘预扩散焊接外界面;11-左径向定位止口;12-右盘心焊接界面;13-右内腔轮廓;14-右盘缘预扩散焊接内界面;15-右盘缘焊接界面;16-右盘缘预扩散焊接外界面;17-右径向定位止口;18-盘缘密闭空腔;19-周向定位凸块;20-周向定位凹槽。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明:
1)焊接方法
本实施例,提供一种双辐板涡轮盘如图1所示焊接方法,本方法在双辐板涡轮盘加工完内腔后,外型处于毛坯状态时进行,通过内、外两个焊接面焊接双辐板涡轮盘毛坯左、右辐板,如图1所示,图1是双辐板涡轮盘轮廓及其毛坯结构,具体包括双辐板涡轮盘毛坯左辐板1、左加压面2和双辐板涡轮盘毛坯右辐板3、右加压面4,焊接完成后加工成双辐板涡轮盘外轮廓5。
本实施例的焊接方法包括如下步骤:
步骤1,焊接面加工:如图2所示,双辐板涡轮盘毛坯左辐板1加工出左盘心焊接界面6、左内腔轮廓7、左盘缘预扩散焊接内界面8、左盘缘焊接界面9、左盘缘预扩散焊接外界面10、左径向定位止口11和周向定位凸块19,双辐板涡轮盘毛坯右辐板3加工出右盘心焊接界面12、右内腔轮廓13、右盘缘预扩散焊接内界面14、右盘缘焊接界面15、右盘缘预扩散焊接外界面16、右径向定位止口17和周向定位凹槽20,其中左盘缘预扩散焊接内界面8面积占轮缘总焊接面积的1~1.5%、左盘缘预扩散焊接外界面10占轮缘总焊接面积的1.5~2%。
步骤2,电镀:左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12、左盘缘焊接界面9、右盘缘焊接界面15采用电镀方式覆盖一层活性金属元素镀层,该镀层有利于在焊接过程中实现金属界面更好的结合。
步骤3,装配:如图3所示,图3是双辐板涡轮盘焊接结构示意图,图3右图为图3左图中的A-A剖视图。将双辐板涡轮盘毛坯左辐板1左径向定位止口11、周向定位凸块19对应分别与双辐板涡轮盘毛坯右辐板3的右径向定位止口17和周向定位凹槽20精密配合,可以实现双辐板涡轮盘左、右辐板毛坯精准定位,同时使左盘缘预扩散焊接内界面8、左盘缘预扩散焊接外界面10分别对应与右盘缘预扩散焊接内界面14、右盘缘预扩散焊接外界面16接触,而在左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12之间存在间隙。
步骤4,预扩散焊接:采用预扩散工艺对左盘缘预扩散焊接内界面8、右盘缘预扩散焊接内界面14进行初步焊接,对左盘缘预扩散焊接外界面10、右盘缘预扩散焊接外界面16进行初步焊接,形成盘缘密闭空腔18,根据双辐板涡轮盘毛坯材料性能,确定双辐板涡轮盘毛坯左辐板1、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3组织的状态锻态、亚固溶态、时效态和焊接温度。
步骤5,热等静压:将预扩散焊接后的毛坯放入热等静压炉进行热等静压扩散,左盘心焊接界面6与右盘心焊接界面12焊接,左盘缘焊接界面9与右盘缘焊接界面15焊接,实现双辐板涡轮盘左辐板1、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3焊接,热等静压扩散焊接温度、保温时间与预扩散焊接温度、保温时间与一致,根据不同材料,保温时间大致为2~5小时,热等静压焊接后热处理时,冷却速率比同材料单辐板涡轮盘慢一些。
根据双辐板涡轮盘的材料性能,选择合适的热等静压焊接温度,可以得到组织良好、无析出相生产的焊接界面。
本实施例,左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12周向不连续,且面积比较小,无需先进行预扩散焊接,可直接进行热等静压焊接。
在盘缘密闭空腔18的两侧面左盘缘焊接界面9、右盘缘焊接界面15增加镀层,通过优化镀层成分、厚度,可以得到结合良好,析出相生成较少的焊接界面。
通过盘缘密闭空腔18的结构特征,可以实现焊接后轴向变形更小,通过提前开展工艺试验,优化盘缘密闭空腔18的空腔厚度尺寸,可以进一步减少焊接的变形和内腔飞边。
2)工作原理
这种方法的主要特点是增加了盘缘焊接部位盘缘密闭空腔18结构,并在焊接过程中增加了预扩散焊接环节,结构上在双辐板涡轮盘毛坯盘缘有左径向止口11、周向定位凸块19和右径向定位止口17、周向定位凹槽20,可以实现双辐板涡轮盘毛坯左辐板1、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3精准定位,减小左、右辐板错位量。预扩散焊实现双辐板涡轮盘初步焊接,后续热等静压扩散焊接进行时可以有效控制盘缘焊接界面飞边;在焊接界面覆盖一层镀层,镀层熔点低于两边基体的熔点,容易扩散,在预扩散焊接环节便能将左、右焊接界面进行初步焊接,再通过热等静压扩散焊接实现充分扩散焊接,最终得到的焊接界面组织成分比较均匀、力学性能较好。
Claims (8)
1.一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法,其特征在于,所述焊接方法包括:
步骤1,焊接面加工:双辐板涡轮盘毛坯左辐板(1)加工出左盘心焊接界面(6)、左内腔轮廓(7)、左盘缘预扩散焊接内界面(8)、左盘缘焊接界面(9)、左盘缘预扩散焊接外界面(10)、左径向定位止口(11)和周向定位凸块(19);
双辐板涡轮盘毛坯右辐板(3)加工出右盘心焊接界面(12)、右内腔轮廓(13)、右盘缘预扩散焊接内界面(14)、右盘缘焊接界面(15)、右盘缘预扩散焊接外界面(16)、右径向定位止口(17)和周向定位凹槽(20);
步骤2,电镀:左盘心焊接界面(6)、右盘心焊接界面(12)、左盘缘焊接界面(9)、右盘缘焊接界面(15)采用电镀方式覆盖一层活性金属元素镀层;
步骤3,装配:将左辐板的左径向定位止口(11)、周向定位凸块(19)分别对应与右辐板的右径向定位止口(17)和周向定位凹槽(20)配合,使左盘缘预扩散焊接内界面(8)、左盘缘预扩散焊接外界面(10)分别对应与右盘缘预扩散焊接内界面(14)、右盘缘预扩散焊接外界面(16)接触,在左盘心焊接界面(6)、右盘心焊接界面(12)之间存在间隙;
步骤4,预扩散焊接:采用预扩散工艺对左盘缘预扩散焊接内界面(8)、右盘缘预扩散焊接内界面(14)进行初步焊接,对左盘缘预扩散焊接外界面(10)、右盘缘预扩散焊接外界面(16)进行初步焊接,形成盘缘密闭空腔(18);
步骤5,热等静压:将预扩散焊接后的毛坯放入热等静压炉进行热等静压扩散,左盘心焊接界面(6)与右盘心焊接界面(12)焊接,左盘缘焊接界面(9)与右盘缘焊接界面(15)焊接,实现双辐板涡轮盘毛坯左辐板(1)、双辐板涡轮盘毛坯右辐板(3)的扩散焊接。
2.根据权利要求1所述的焊接方法,其特征在于,双辐板涡轮盘毛坯左辐板(1)加工出的左盘缘预扩散焊接内界面(8)面积占轮缘总焊接面积的1~1.5%、左盘缘预扩散焊接外界面(10)占轮缘总焊接面积的1.5~2%。
3.根据权利要求1所述的焊接方法,其特征在于,金属元素镀层为活性金属元素镍层。
4.根据权利要求1所述的焊接方法,其特征在于,通过加温、加压方式进行预扩散焊接。
5.根据权利要求1所述的焊接方法,其特征在于,预扩散焊接前在双辐板涡轮盘毛坯左辐板(1)的左加压面(2)、双辐板涡轮盘毛坯右辐板(3)的右加压面(4)均覆盖一层石墨纸,以避免盘缘预扩散焊接后盘件无法与压头分离。
6.根据权利要求1所述的焊接方法,其特征在于,根据双辐板涡轮盘毛坯材料性能,确定双辐板涡轮盘毛坯左辐板(1)、双辐板涡轮盘毛坯右辐板(3)组织的状态和焊接温度。
7.根据权利要求6所述的焊接方法,其特征在于,预扩散焊接温度、保温时间与热等静压扩散焊接温度、保温时间一致。
8.根据权利要求7所述的焊接方法,其特征在于,保温时间为2~5小时。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011106872.8A CN112276331B (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011106872.8A CN112276331B (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112276331A CN112276331A (zh) | 2021-01-29 |
CN112276331B true CN112276331B (zh) | 2022-03-15 |
Family
ID=74496362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011106872.8A Active CN112276331B (zh) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112276331B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113732481B (zh) * | 2021-11-08 | 2022-01-25 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种提高粉末高温合金双辐板涡轮盘扩散连接性能的方法 |
CN114109511B (zh) * | 2021-11-12 | 2024-06-18 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘 |
CN114871698B (zh) * | 2022-05-12 | 2023-06-13 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种低惯量涡轮盘的加工方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2901497B1 (fr) * | 2006-05-24 | 2009-03-06 | Snecma Sa | Procede de fabrication d'un disque de rotor de turbomachine |
US20090068016A1 (en) * | 2007-04-20 | 2009-03-12 | Honeywell International, Inc. | Shrouded single crystal dual alloy turbine disk |
CN106089310B (zh) * | 2016-07-01 | 2017-08-29 | 中航空天发动机研究院有限公司 | 一种提高辐板承载能力的纤维增强双辐板涡轮盘 |
CN106513976B (zh) * | 2016-12-12 | 2019-02-26 | 中国燃气涡轮研究院 | 一种双辐板涡轮盘加压焊接方法 |
CN106735831B (zh) * | 2016-12-16 | 2019-03-01 | 中航力源液压股份有限公司 | 一种球瓶结构的扩散焊接方法 |
-
2020
- 2020-10-16 CN CN202011106872.8A patent/CN112276331B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112276331A (zh) | 2021-01-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112276331B (zh) | 一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法 | |
US4873751A (en) | Fabrication or repair technique for integrally bladed rotor assembly | |
US6935006B2 (en) | Spun metal form used to manufacture dual alloy turbine wheel | |
US4587700A (en) | Method for manufacturing a dual alloy cooled turbine wheel | |
EP2620594B1 (en) | Manufacturing method of multi-materials turbine components | |
US4529452A (en) | Process for fabricating multi-alloy components | |
EP1574280B1 (en) | Gas turbine engine airfoil | |
CN106541139B (zh) | 一种粉末冶金凸轮的制备方法 | |
US10738625B2 (en) | Bladed disc and method of manufacturing the same | |
CN110303259B (zh) | 异种合金整体叶盘结构的制造方法 | |
CN110788562A (zh) | 一种镍基合金双性能整体叶盘的制造方法 | |
CN109570765A (zh) | 一种钛合金与镍基高温合金激光增材连接的制造方法 | |
US20140140859A1 (en) | Uber-cooled multi-alloy integrally bladed rotor | |
CN106541141B (zh) | 一种粉末冶金凸轮的制造方法 | |
US2639119A (en) | Rotor blade attachment means and method | |
US2922619A (en) | Turbine wheel assembly | |
CN113510361A (zh) | 航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置及方法 | |
US20180104765A1 (en) | Hybrid component and method of making | |
US20190184489A1 (en) | Method for joining components and device | |
EP3292939B1 (en) | Rotary friction welding method ; corresponding rotor disc and rotor assembly | |
CN215824522U (zh) | 航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置 | |
CN102423843B (zh) | 一种带内冷却油腔的冷旋压制锻钢整体活塞制造工艺 | |
CN112496685A (zh) | 一种整体叶盘的制造方法 | |
CN112008224B (zh) | 一种粉末高温合金双辐板空心涡轮盘的连接方法 | |
CN116517637A (zh) | 转子叶盘、转子组件及其制造方法以及航空发动机 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |