一种火焰筒头部组件的钎焊方法
【专利摘要】一种火焰筒头部组件的钎焊方法，属于航空发动机零部件制造【技术领域】。在传统的火焰筒头部组件的钎焊方法中，由于筒体前段和挡溅盘均采用氩弧焊进行定位，导致定位焊点处的组件基体被氧化，钎焊时，钎料无法润湿定位焊点处的基体，导致钎缝不连续，无法达到连续钎缝的设计要求；钎焊后，冷气孔会被钎料堵塞，套筒与涡流器之间的钎着率达不到80％以上的设计要求。本发明采用储能点焊进行定位，避免定位焊点处的组件基体被氧化，膏状钎料可润湿定位焊点处的基体，保证连续钎缝的设计要求；套筒内侧待焊处由粘带钎料满足钎着率要求，且冷气孔内涂刷止焊剂，避免钎焊过程中钎料堵塞冷气孔，本发明还具有可操作性强及显著降低生产成本的特点。
【专利说明】一种火焰筒头部组件的钎焊方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空发动机零部件制造【技术领域】，特别是涉及一种火焰筒头部组件的钎焊方法。
【背景技术】
[0002]火焰筒头部组件作为航空发动机的重要组成部件，其工作温度约为1000°C，火焰筒头部组件由涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒组成，四者均为高温合金材料，筒体前段、挡溅盘及套筒分三层依次套装在涡流器上，筒体前段、挡溅盘及套筒与涡流器之间必须采用钎焊进行连接。
[0003]火焰筒头部组件的传统钎焊方法为:
[0004]①钎焊前，先采用氩弧焊将筒体前段与涡流器按设计尺寸进行定位，并在筒体前段内侧待焊处预置适量的膏状钎料(B-Ni82CrSiB);
[0005]②保持涡流器端面朝下，然后将挡溅盘装配到涡流器的设计尺寸位置上，再在挡溅盘内侧待焊处利用氩弧焊将挡溅盘定位在涡流器上，最后在待焊处沿圆周预置适量的膏状钎料(B-Ni82CrSiB)，该钎料为挡溅盘与套筒在钎焊时共用；
[0006]③将套筒装配到涡流器上，保证套筒与涡流器的凸台对接良好；
[0007]④保持涡流器端面朝下，将火焰筒头部组件送入干燥箱内进行烘干，再将烘干后的火焰筒头部组件送入真空炉内进行钎焊。
[0008]但是采用上述火焰筒头部组件的钎焊方法，存在着无法规避的缺陷:由于筒体前段和挡溅盘均采用氩弧焊进行定位，这就导致了定位焊点处的组件基体被氧化，钎焊时，钎料无法润湿定位焊点处的基体，从而导致钎缝不连续，无法达到连续钎缝的设计要求；由于筒体前段上Φ0.5mm的冷气孔距离钎缝较近，钎焊后，冷气孔会被钎料堵塞；当套筒装配后，套筒内侧待焊处是被遮挡的，因此是无法添加钎料的，钎焊时，套筒内侧待焊处只能依靠与挡溅盘共用且偏向挡溅盘的钎料进行焊接，这直接导致了套筒与涡流器之间的钎着率达不到80%以上的设计要求。
【发明内容】
[0009]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种火焰筒头部组件的钎焊方法，解决了定位焊点处的组件基体氧化问题，有效避免冷气孔被钎料堵塞，能够满足套筒与涡流器之间的钎着率设计要求。
[0010]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种火焰筒头部组件的钎焊方法，包括如下步骤:
[0011]步骤一:焊前处理，利用丙酮溶液对涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒进行清洗，保证涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒表面无油脂和其他杂质；
[0012]步骤二:准备两种类型的钎料，包括膏状钎料和粘带钎料；
[0013]步骤三:对筒体前段进行装配定位，先将筒体前段与涡流器按照设计尺寸进行装配，装配时的配合间隙不大于0.1_，然后利用储能点焊将筒体前段固定在涡流器上，储能点焊焊点位于筒体前段直口处沿圆周方向上，焊点沿圆周方向均布；
[0014]当筒体前段完成储能点焊定位后，将涡流器的端面朝下进行放置，先进行烘干，再送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊完成后取出，然后利用涂敷器将膏状钎料沿圆周方向涂于筒体前段内侧待焊处，膏状钎料用量由待焊处间隙确定；
[0015]步骤四:将挡溅盘按照设计尺寸进行装配，装配时的配合间隙不大于0.1_，然后利用储能点焊将挡溅盘固定在涡流器上，储能点焊焊点位于挡溅盘内侧待焊处，焊点沿圆周方向均布；
[0016]当挡溅盘完成储能点焊定位后，利用涂敷器将膏状钎料沿圆周方向涂于挡溅盘内侧待焊处，膏状钎料用量由待焊处间隙确定；
[0017]步骤五:进行套筒装配前，首先测量套筒及涡流器的装配位置直径，并计算出两者的配合间隙，最大配合间隙不大于0.1_;然后将粘带钎料沿圆周方向粘贴在套筒的待焊接头上，粘带钎料粘贴处距套筒待焊接头端面的尺寸距离，等于套筒待焊接头插入涡流器的深度，最后清理粘带钎料首尾相接处的多余钎料，此时将套筒与涡流器进行装配，保证套筒待焊接头端面与涡流器孔的凸台相接触，此时火焰筒头部组件装配完成；
[0018]步骤六:用软毛刷浸蘸止焊剂，并将止焊剂均匀的涂在筒体前段的冷气孔内；
[0019]步骤七:将完成装配的火焰筒头部组件送入干燥箱内进行烘干，烘干温度为140±10°C，保温时间为1.5?2小时；
[0020]步骤八:将烘干完成的火焰筒头部组件送入真空炉内进行钎焊，钎焊温度为1180±10°C，保温时间为5?10分钟，待火焰筒头部组件的保温时间结束后，冷却至100°C以下即可出炉，火焰筒头部组件在升温、保温及随炉冷却过程中，真空炉内的真空压均不大于 0.1Pa ；
[0021]步骤九:将钎焊完成后的火焰筒头部组件置于清水中，浸泡10?15分钟后，再用毛刷清理掉筒体前段表面及冷气孔内的止焊剂，最后用压缩空气吹干火焰筒头部组件，此时火焰筒头部组件的钎焊作业全部完成。
[0022]所述膏状钎料为自制钎料，膏状钎料由粉末状BN1-5钎料与粘结剂混合调制而成，其中，粉末状BN1-5钎料的重量百分比为90 %?92 %，粘结剂的重量百分比为8 %?10%,膏状钎料灌装于涂敷器内。
[0023]所述粘带钎料为BN1-5成品粘带钎料，粘带钎料厚度为0.5mm，粘带钎料长度为裁剪到与套筒待焊处圆周长度相等即可，粘带钎料宽度由套筒待焊接头处所需钎料总量确定。
[0024]所述止焊剂为二氧化钛乳液，二氧化钛乳液由1L水中加入500?6008二氧化钛粉末混合而成。
[0025]本发明的有益效果:
[0026]本发明与传统的火焰筒头部组件的钎焊方法相比，采用储能点焊进行定位，避免了定位焊点处的组件基体被氧化，膏状钎料可润湿定位焊点处的基体，保证了连续钎缝的设计要求；套筒内侧待焊处由粘带钎料满足钎着率要求，且冷气孔内涂刷止焊剂，避免钎焊过程中钎料堵塞冷气孔。本发明还具有可操作性强、组件钎焊合格率高及显著降低生产成本的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为一种火焰筒头部组件结构示意图；
[0028]图2为图1中I部放大图；
[0029]图3为粘贴了粘带钎料的套筒结构示意图；
[0030]图中，1—祸流器，2—筒体前段，3—挡派盘，4—套筒，5—冷气孔，6—粘带纤料，7—膏状钎料，8—涡流器端面。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0032]实施例一
[0033]火焰筒头部组件的涡流器、筒体前段及套筒为GH3536的镍基高温合金，挡溅盘为GH5188的镍基高温合金，筒体前段、挡溅盘、套筒与涡流器待焊处的轴向搭接装配尺寸分别为3.0mm,3.5mm,4.0_，筒体前段、挡溅盘、套筒位于涡流器待焊处的理论直径尺寸分别为<i>45mm、Φ 30mm、Φ 22mm，每钎焊批次的火焰筒头部组件中均有工艺试件，并与作为零件的火焰筒头部组件一同进行钎焊加工，而工艺试件用于最后的质量检验用。
[0034]钎焊过程中使用的真空炉型号为VBFV-160，设备工作温度为550?1300°C，温度均匀性为±5°C，其极限真空压力为0.0OlPa。
[0035]所述上述火焰筒头部组件的钎焊方法，包括如下步骤:
[0036]步骤一:焊前处理，利用丙酮溶液对涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒进行清洗，保证涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒表面无油脂和其他杂质；
[0037]步骤二:准备两种类型的钎料，包括膏状钎料和粘带钎料；
[0038]所述膏状钎料为自制钎料，膏状钎料由粉末状BN1-5钎料与粘结剂混合调制而成，其中，粉末状BN1-5钎料的重量百分比为90%，粘结剂的重量百分比为10%，膏状钎料灌装于涂敷器内；
[0039]所述粘带钎料为BN1-5成品粘带钎料，粘带钎料厚度为0.5mm，粘带钎料长度为70mm，粘带钎料宽度为3.6mm ；
[0040]步骤三:对筒体前段进行装配定位，先将筒体前段与涡流器按照设计尺寸进行装配，装配时的配合间隙不大于0.1_，然后利用储能点焊将筒体前段固定在涡流器上，储能点焊焊点位于筒体前段直口处沿圆周方向上，焊点数量为12个，且沿圆周方向均布，储能点焊电压为180V?220V;
[0041]当筒体前段完成储能点焊定位后，将涡流器的端面朝下进行放置，先进行烘干，再送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊完成后取出，然后利用涂敷器将膏状钎料沿圆周方向涂于筒体前段内侧待焊处，膏状钎料直径约为Φ 1.2mm ;
[0042]步骤四:将挡溅盘按照设计尺寸进行装配，装配时的配合间隙不大于0.1_，然后利用储能点焊将挡溅盘固定在涡流器上，储能点焊焊点位于挡溅盘内侧待焊处，焊点数量为8个，且沿圆周方向均布，储能点焊电压为180V?220V ；
[0043]当挡溅盘完成储能点焊定位后，利用涂敷器将膏状钎料沿圆周方向涂于挡溅盘内侧待焊处，膏状钎料直径约为Φ 1.6mm ；
[0044]步骤五:进行套筒装配前，首先测量套筒及涡流器的装配位置直径，并计算出两者的配合间隙，最大配合间隙不大于0.1_;然后将粘带钎料沿圆周方向粘贴在套筒的待焊接头上，粘带钎料粘贴处距套筒待焊接头端面的尺寸距离为4.5mm，即套筒待焊接头插入涡流器的深度为4.5_，最后清理粘带钎料首尾相接处的多余钎料，此时将套筒与涡流器进行装配，保证套筒待焊接头端面与涡流器孔的凸台相接触，此时火焰筒头部组件装配完成；
[0045]步骤六:用软毛刷浸蘸止焊剂，并将止焊剂均匀的涂在筒体前段上Φ0.5mm的冷气孔内；其中，止焊剂为二氧化钛乳液，二氧化钛乳液由1L水中加入500?600g 二氧化钛粉末混合而成；
[0046]步骤七:将完成装配的火焰筒头部组件送入干燥箱内进行烘干，烘干温度为150°C，保温时间为2小时；
[0047]步骤八:将烘干完成的火焰筒头部组件送入真空炉内进行钎焊，钎焊温度为1170°C，保温时间为10分钟，待火焰筒头部组件的保温时间结束后，冷却至100°C以下即可出炉，火焰筒头部组件在升温、保温及随炉冷却过程中，真空炉内的真空压均不大于0.1Pa ；
[0048]步骤九:将钎焊完成后的火焰筒头部组件置于清水中，浸泡10分钟后，再用毛刷清理掉筒体前段表面及Φ0.5mm冷气孔内的止焊剂，最后用压缩空气吹干火焰筒头部组件，此时火焰筒头部组件的钎焊作业全部完成。
[0049]将同一钎焊批次的工艺试件送检，对工艺试件进行轴向和径向剖切金相检查，送检合格后同批次火焰筒头部组件方可出厂。
[0050]实施例二
[0051]火焰筒头部组件的涡流器、筒体前段及套筒为GH3536的镍基高温合金，挡溅盘为GH5188的镍基高温合金，筒体前段、挡溅盘、套筒与涡流器待焊处的轴向搭接装配尺寸分别为3.5mm,4.5_、6_，筒体前段、挡溅盘、套筒位于涡流器待焊处的理论直径尺寸分别为<i>50mm、<i>35mm、Φ 25mm，每钎焊批次的火焰筒头部组件中均有工艺试件，并与作为零件的火焰筒头部组件一同进行钎焊加工，而工艺试件用于最后的质量检验用。
[0052]钎焊过程中使用的真空炉型号为VBFV-160，设备工作温度为550?1300°C，温度均匀性为±5°C，其极限真空压力为0.0OlPa。
[0053]所述上述火焰筒头部组件的钎焊方法，包括如下步骤:
[0054]步骤一:焊前处理，利用丙酮溶液对涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒进行清洗，保证涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒表面无油脂和其他杂质；
[0055]步骤二:准备两种类型的钎料，包括膏状钎料和粘带钎料；
[0056]所述膏状钎料为自制钎料，膏状钎料由粉末状BN1-5钎料与粘结剂混合调制而成，其中，粉末状BN1-5钎料的重量百分比为92%，粘结剂的重量百分比为8%，膏状钎料灌装于涂敷器内；
[0057]所述粘带钎料为BN1-5成品粘带钎料，粘带钎料厚度为0.5mm，粘带钎料长度为80mm，粘带钎料宽度为4.8mm ；
[0058]步骤三:对筒体前段进行装配定位，先将筒体前段与涡流器按照设计尺寸进行装配，装配时的配合间隙不大于0.1_，然后利用储能点焊将筒体前段固定在涡流器上，储能点焊焊点位于筒体前段直口处沿圆周方向上，焊点数量为12个，且沿圆周方向均布，储能点焊电压为180V?220V;
[0059]当筒体前段完成储能点焊定位后，将涡流器的端面朝下进行放置，先进行烘干，再送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊完成后取出，然后利用涂敷器将膏状钎料沿圆周方向涂于筒体前段内侧待焊处，膏状钎料直径约为Φ2πιπι;
[0060]步骤四:将挡溅盘按照设计尺寸进行装配，装配时的配合间隙不大于0.1_，然后利用储能点焊将挡溅盘固定在涡流器上，储能点焊焊点位于挡溅盘内侧待焊处，焊点数量为8个，且沿圆周方向均布，储能点焊电压为180V?220V ；
[0061]当挡溅盘完成储能点焊定位后，利用涂敷器将膏状钎料沿圆周方向涂于挡溅盘内侧待焊处，膏状钎料直径约为Φ 1.6mm ；
[0062]步骤五:进行套筒装配前，首先测量套筒及涡流器的装配位置直径，并计算出两者的配合间隙，最大配合间隙不大于0.1_;然后将粘带钎料沿圆周方向粘贴在套筒的待焊接头上，粘带钎料粘贴处距套筒待焊接头端面的尺寸距离为6mm，即套筒待焊接头插入涡流器的深度为4.5_，最后清理粘带钎料首尾相接处的多余钎料，此时将套筒与涡流器进行装配，保证套筒待焊接头端面与涡流器孔的凸台相接触，此时火焰筒头部组件装配完成；
[0063]步骤六:用软毛刷浸蘸止焊剂，并将止焊剂均匀的涂在筒体前段上Φ0.5mm的冷气孔内；其中，止焊剂为二氧化钛乳液，二氧化钛乳液由1L水中加入500?600g 二氧化钛粉末混合而成；
[0064]步骤七:将完成装配的火焰筒头部组件送入干燥箱内进行烘干，烘干温度为150°C，保温时间为2小时；
[0065]步骤八:将烘干完成的火焰筒头部组件送入真空炉内进行钎焊，钎焊温度为1190°C，保温时间为5分钟，待火焰筒头部组件的保温时间结束后，冷却至100°C以下即可出炉，火焰筒头部组件在升温、保温及随炉冷却过程中，真空炉内的真空压均不大于0.1Pa ；
[0066]步骤九:将钎焊完成后的火焰筒头部组件置于清水中，浸泡15分钟后，再用毛刷清理掉筒体前段表面及Φ0.5mm冷气孔内的止焊剂，最后用压缩空气吹干火焰筒头部组件，此时火焰筒头部组件的钎焊作业全部完成。
[0067]将同一钎焊批次的工艺试件送检，对工艺试件进行轴向和径向剖切金相检查，送检合格后同批次火焰筒头部组件方可出厂。
[0068]实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
【权利要求】
1.一种火焰筒头部组件的钎焊方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一:焊前处理，利用丙酮溶液对涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒进行清洗，保证涡流器、筒体前段、挡溅盘及套筒表面无油脂和其他杂质； 步骤二:准备两种类型的钎料，包括膏状钎料和粘带钎料； 步骤三:对筒体前段进行装配定位，先将筒体前段与涡流器按照设计尺寸进行装配，装配时的配合间隙不大于0.1_，然后利用储能点焊将筒体前段固定在涡流器上，储能点焊焊点位于筒体前段直口处沿圆周方向上，焊点沿圆周方向均布； 当筒体前段完成储能点焊定位后，将涡流器的端面朝下进行放置，先进行烘干，再送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊完成后取出，然后利用涂敷器将膏状钎料沿圆周方向涂于筒体前段内侧待焊处，膏状钎料用量由待焊处间隙确定； 步骤四:将挡溅盘按照设计尺寸进行装配，装配时的配合间隙不大于0.1_，然后利用储能点焊将挡溅盘固定在涡流器上，储能点焊焊点位于挡溅盘内侧待焊处，焊点沿圆周方向均布； 当挡溅盘完成储能点焊定位后，利用涂敷器将膏状钎料沿圆周方向涂于挡溅盘内侧待焊处，膏状钎料用量由待焊处间隙确定； 步骤五:进行套筒装配前，首先测量套筒及涡流器的装配位置直径，并计算出两者的配合间隙，最大配合间隙不大于0.1mm ;然后将粘带钎料沿圆周方向粘贴在套筒的待焊接头上，粘带钎料粘贴处距套筒待焊接头端面的尺寸距离，等于套筒待焊接头插入涡流器的深度，最后清理粘带钎料首尾相接处的多余钎料，此时将套筒与涡流器进行装配，保证套筒待焊接头端面与涡流器孔的凸台相接触，此时火焰筒头部组件装配完成； 步骤六:用软毛刷浸蘸止焊剂，并将止焊剂均匀的涂在筒体前段的冷气孔内； 步骤七:将完成装配的火焰筒头部组件送入干燥箱内进行烘干，烘干温度为140±10°C，保温时间为1.5?2小时； 步骤八:将烘干完成的火焰筒头部组件送入真空炉内进行钎焊，钎焊温度为1180±10°C，保温时间为5?10分钟，待火焰筒头部组件的保温时间结束后，冷却至100°C以下即可出炉，火焰筒头部组件在升温、保温及随炉冷却过程中，真空炉内的真空压均不大于 0.1Pa ； 步骤九:将钎焊完成后的火焰筒头部组件置于清水中，浸泡10?15分钟后，再用毛刷清理掉筒体前段表面及冷气孔内的止焊剂，最后用压缩空气吹干火焰筒头部组件，此时火焰筒头部组件的钎焊作业全部完成。
2.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部组件的钎焊方法，其特征在于:所述膏状钎料为自制钎料，膏状钎料由粉末状BN1-5钎料与粘结剂混合调制而成，其中，粉末状BN1-5钎料的重量百分比为90%?92%，粘结剂的重量百分比为8%?10%，膏状钎料灌装于涂敷器内。
3.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部组件的钎焊方法，其特征在于:所述粘带钎料为BN1-5成品粘带钎料，粘带钎料厚度为0.5mm，粘带钎料长度为裁剪到与套筒待焊处圆周长度相等即可，粘带钎料宽度由套筒待焊接头处所需钎料总量确定。
4.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部组件的钎焊方法，其特征在于:所述止焊剂为二氧化钛乳液，二氧化钛乳液由IL水中加入500?600g 二氧化钛粉末混合而成。
【文档编号】B23K35/24GK104475909SQ201410591614
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】孔庆吉, 石竖鲲, 李继超, 杜静, 曲伸 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司