涡轮导向器裂纹钎焊修复方法与流程

本发明涉及涡轮导向器修复领域，特别地，涉及一种涡轮导向器裂纹钎焊修复方法。

背景技术：

目前高温合金裂纹修复技术主要采用氩弧焊补焊，但是由于氩弧焊补焊时热影响区大，对零件材料影响大，并且焊接可达性差。涡轮导向器裂纹一般出现在叶片根部，如果影响区大对叶片性能影响较大，因此氩弧焊不能应用与涡轮导向器修复。因此亟需提供一种涡轮导向器裂纹修复方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种涡轮导向器裂纹钎焊修复方法，以解决涡轮导向器裂纹修复的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种涡轮导向器裂纹钎焊修复方法，包括以下步骤：

在涡轮导向器的裂纹处除去裂纹，设置坡口，并在坡口内铺设底层镍基合金粉末。

在底层镍基合金粉末上放置混合钎料，进行真空钎焊。混合钎料包括辅助镍基合金粉末和钎料，辅助镍基合金粉末为混合钎料质量的20～60％。底层镍基合金粉末和辅助镍基合金粉末相同，且与涡轮导向器的基体材料的熔点差值为±20℃。钎焊的温度高于钎料的熔化温度，且低于底层镍基合金粉末、辅助镍基合金粉末和基体材料的熔化温度。

进一步地，辅助镍基合金粉末为混合钎料质量的30～50％。

进一步地，底层镍基合金粉末的高度低于坡口顶部0.1～0.3mm，混合钎料的厚度为0.5～1.5mm。

进一步地，辅助镍基合金粉末和底层镍基合金粉末的粒径均为50～300目。

进一步地，钎焊的温度为1000～1300℃，保温时间8～20min。

进一步地，钎焊的温度为1160～1200℃，保温时间10～18min。

进一步地，坡口的角度为30～120°，坡口的深度为0.5～1.2mm。

进一步地，基体材料为k416b，辅助镍基合金粉末和底层镍基合金粉末镍基合金粉末为fgh95粉末，钎料为bni71crsi。

进一步地，混合钎料中镍基合金粉末和钎料的重量相等。

本发明具有以下有益效果：

上述涡轮导向器裂纹钎焊修复方法，钎焊时钎料完全融化，辅助镍基合金粉末和底层镍基合金粉末未熔化。两种镍基合金粉末主要作为结构框架，钎料用于填充，保证有稳定的结构和强度。坡口底部为粉末，上面为混合钎料，通过钎料高温的流动性和填充作用，获得有一定强度的焊接组织。通过实验检测，该种焊接组织，结合强度好，对裂纹等缺陷修复后能一定程度限制裂纹的扩展，保证涡轮导向器使用的安全性，提高了涡轮导向器的寿命。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是发动机导向器零件的裂缝位置示意图；

图2是图1的a处裂缝放大示意图；

图3是本发明优选实施例的修复位置放大50倍的金相组织照片；

图4是本发明优选实施例的修复位置放大100倍后的表面未腐蚀的金相组织照片；

图5是本发明优选实施例的修复位置放大50倍后表面腐蚀后的金相组织照片；

图6是本发明对比例的修复位置放大500倍的金相组织照片；

图7是本发明对比例的修复位置放大100倍的金相组织照片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种涡轮导向器裂纹钎焊修复方法，包括以下步骤：

在涡轮导向器的裂纹处除去裂纹，设置坡口，并在坡口内铺设底层镍基合金粉末。

在底层镍基合金粉末上放置混合钎料，进行真空钎焊。混合钎料包括辅助镍基合金粉末和钎料，辅助镍基合金粉末为混合钎料质量的20～60％。底层镍基合金粉末和辅助镍基合金粉末相同，且与涡轮导向器的基体材料的熔点差值为±20℃。钎焊的温度高于钎料的熔化温度，且低于底层镍基合金粉末、辅助镍基合金粉末和基体材料的熔化温度。

底层镍基合金粉末和辅助镍基合金粉末相同，实际上是将镍基合金粉末分为两部分，一部分铺在坡口底部为辅助镍基合金粉末，一部分与钎料组成混合钎料。为了便于描述将分别命名为底层镍基合金粉末和辅助镍基合金粉末以示区分。将涡轮导向器进行裂纹荧光检查，确定裂纹的位置，打磨去除裂纹，然后在该位置设置坡口。坡口可承载更多的镍基合金粉末和混合钎料，因此焊接更加充分，增加了焊接强度。镍基合金粉末的熔点与基体材料的熔点的差值在±20℃的范围内，且组成与基体材料相似，因而具有相似的性质。焊接完成后，去除多余的钎料，修复后涡轮导向器性能几乎不会受到影响。

修复时加料方式采用先铺底层镍基合金粉末，再添加混合钎料的方式，这种方式有助于镍基合金粉末与钎料更好的融合，使镍基合金粉末达到支撑强化的作用。

本方案采用的是先在坡口处铺底层镍基合金粉末，再加混合钎料的钎焊方式，此方式有以下优点：

1、底层镍基合金粉末可为钎料在高温融化时可以提供流动的空间，避免高温时钎料融化时飞溅，同时更便于形成良好的焊缝组织。

2、辅助镍基合金粉末和钎料的混合目前主要采用人工混合，辅助镍基合金粉末与钎料的均匀性难以保证，会造成粉末在组织中分布不均匀。采用先铺粉再加混合钎料的方式，通过钎料的自流动，可以有效保证焊缝组织粉末的均匀性，提高焊缝质量。

在高温时钎料完全融化，并通过毛细作用填充到粉末空隙中，形成致密的结构，钎料冷却凝固后由于合金粉末的骨架结构，使其具有一定的强度和硬度，并接近基体性能，在零件使用过程中特别是在高温环境下，能够保证更加持久的使用寿命。

在混合钎料中，辅助镍基合金粉末为混合钎料质量的20～60％。钎料与辅助镍基合金粉末的混合比例对于零件有效修复有重要的作用，辅助镍基合金粉末太少修复后组织主要还是钎料，修复区强度和抗高温能力都较弱；辅助镍基合金粉末比例太高，焊缝组织会出现大面积空洞，与零件的结合性及组织强度都会受到影响。根据涡轮导向器热处理制度和使用温度选择，钎焊温度理论上不应破坏零件的热处理状态。钎焊的温度高于钎料的熔化温度，且低于镍基合金粉末和基体材料的熔化温度。钎焊时，钎料完全融化，而镍基合金粉末和基体材料均不熔化。

上述涡轮导向器裂纹钎焊修复方法，钎焊时钎料完全融化，辅助镍基合金粉末和底层镍基合金粉末未熔化。两种镍基合金粉末主要作为结构框架，钎料用于填充，保证有稳定的结构和强度。坡口底部为粉末，上面为混合钎料，通过钎料高温的流动性和填充作用，获得有一定强度的焊接组织。通过实验检测，该种焊接组织，结合强度好，对裂纹等缺陷修复后能一定程度限制裂纹的扩展，保证涡轮导向器使用的安全性，提高了涡轮导向器的寿命。

可选地，镍基合金粉末为混合钎料质量的30～50％。

可选地，底层镍基合金粉末的高度低于坡口顶部0.1～0.3mm，混合钎料的厚度为0.5～1.5mm。预先铺设的镍基合金粉末未填充满坡口，距离坡口顶部有一定的位置，混合钎料填满坡口内，并稍溢出。混合钎料厚度太薄会造成钎料不够，粉末间的间隙不能充分填充，太厚钎料融化时会到处流动，飞溅，影响零件质量。

可选地，辅助镍基合金粉末和底层镍基合金粉末的粒径均为50～300目。镍基合金粉末粒度和钎料需要有效配合，镍基合金粉末粉末主要作用是提供钎料填充的构架及强化钎料组织，镍基合金粉末粉末粒度太小，钎料不易填充，太大镍基合金粉末粉末间空隙太多，不能起到强化的作用。

可选地，钎焊的温度为1000～1300℃，保温时间8～20min。可根据零件使用状况选择合适的钎料与温度。钎焊温度选择主要是按照钎料的固相线和液相线确定，同时应兼顾基体材料的热处理性能。

可选地，钎焊的温度为1160～1200℃，保温时间10～18min。

可选地，坡口的角度为30～120°，坡口的深度为0.5～1.2mm。在该条件下，镍基合金粉末与钎料更好的融合，使镍基合金粉末达到支撑强化的作用。通常在涡轮导向器裂纹修复中并不设置坡口，因为坡口会降低基体材料的强度。发明人经过大量的研究发现，深度为xx～1mm的坡口并不会影响基体材料的强度。

可选地，基体材料为k416b，辅助镍基合金粉末和底层镍基合金粉末镍基合金粉末为fgh95粉末，钎料为bni71crsi。

可选地，混合钎料中镍基合金粉末和钎料的重量相等。

实施例1

某发动机导向器零件进行裂纹荧光检查，确定裂纹的位置如图1、2所示。放大倍率200倍其基体材料为k416b。打磨去除裂纹，设置角度为90°，深度0.8毫米的坡口。坡口内铺300目0.7mm厚的镍基合金粉末fgh95，再铺0.8mm厚度的混合钎料。混合钎料中包括镍基合金粉末fgh95和钎料bni71crsi，其中fgh95的为混合钎料质量的50％。

在1160℃下对坡口位置进行钎焊，保温时间10min。焊接完成后，去除多余的钎料。

修复后焊缝致密，与基体结合良好，经荧光和20倍放大检查，检查结果如图3、4、5所示。图3为放大50倍的金相组织照片。图3中可以看出焊缝组织致密，无空洞等缺陷，粉末分布比较均匀。图4为放大100倍后的表面未腐蚀的金相组织照片。图4中可以看出焊缝组织致密，无空洞等缺陷，粉末分布比较均匀。图5为放大50倍后表面腐蚀后的金相组织照片，图5中可以看出焊缝组织致密，无空洞等缺陷，粉末分布比较均匀。由此可证明，上述涡轮导向器裂纹钎焊修复方法对零件修复后，组织良好。并且修复后的发动机导向器件经1000次以上使用后，焊缝处无裂纹产生。由此可见，涡轮导向器裂纹钎焊修复方法的焊接组织结合强度好，对裂纹等缺陷修复后能一定程度限制裂纹的扩展，保证涡轮导向器使用的安全性，提高了涡轮导向器的寿命。

实施例2

某发动机导向器零件进行裂纹荧光检查，裂纹的位置如实施例1中显示。其基体材料为k416b。打磨去除裂纹，设置角度为90°，深度0.5毫米的坡口。坡口内铺50目的0.3毫米厚的镍基合金粉末fgh95，再铺0.5mm厚度的混合钎料。混合钎料中包括镍基合金粉末fgh95和钎料bni71crsi，其中fgh95的为混合钎料质量的20％。

在1300℃下对坡口位置进行钎焊，保温时间8min。焊接完成后，去除多余的钎料。

修复后焊缝致密，与基体结合良好，经荧光和20倍放大检查，检查结果与图3、4、5类似，显示无裂纹缺陷。并且修复后的发动机导向器件经1000次以上使用后，焊缝处无裂纹产生。

实施例3

某发动机导向器零件进行裂纹荧光检查，裂纹的位置如实施例1中显示。其基体材料为k416b。打磨去除裂纹，设置角度为120°，深度1.2毫米的坡口。坡口内铺200目0.9毫米厚的镍基合金粉末fgh95，再铺1.5毫米厚度的混合钎料。混合钎料中包括镍基合金粉末fgh95和钎料bni71crsi，其中fgh95的为混合钎料质量的60％。

在1000℃下对坡口位置进行钎焊，保温时间20min。焊接完成后，去除多余的钎料。

修复后焊缝致密，与基体结合良好，经荧光和20倍放大检查，检查结果如图3、4、5所示，显示无裂纹缺陷。并且修复后的发动机导向器件经1000次以上使用后，焊缝处无裂纹产生。

对比例1

某发动机导向器零件进行裂纹荧光检查，裂纹的位置如实施例1中裂纹位置相近。fgh95的为混合钎料质量的70％。其余钎焊过程同实施例1。

修复后焊缝松散，与基体结合不好，经荧光和20倍放大检查，检查结果如图6所示。图6示为放大100倍后的焊缝组织金相照片，图6中显示焊缝组织内部有明显的空洞缺陷。

对比例2

某发动机导向器零件进行裂纹荧光检查，裂纹的位置如实施例1中裂纹位置相近。fgh95的为混合钎料质量的80％。其余钎焊过程同实施例1。

修复后焊缝松散，与基体结合不好，经荧光和20倍放大检查，检查结果如图7所示。图7示为放大100倍后的焊缝组织金相照片，图7中显示焊缝组织内部有明显的空洞缺陷。

对比例1和2证明镍基合金粉末比例过大后焊缝组织缺陷严重，无法满足零件修复要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。