带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的钎焊方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接技术领域，涉及一种钎焊方法，具体涉及一种带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的钎焊方法。
【背景技术】
[0002]内、外筒前段为锥形薄壁构件，由GH4648高温合金材料制成，它们是涡扇发动机燃烧室中的组成零件。如图1和2所示，在锥形薄壁构件上要加工出多个四尖角形状的长气膜冷却槽K。就目前的加工技术，可用激光切孔、电腐蚀穿孔、高压水切孔、精铸成型、3D打印等成型加工技术。但是，这些成型加工技术都存在一定的实施难度。
[0003]1、激光切孔:由于气膜冷却槽K的深度为38mm，采用激光切深度为50mm的深孔，大型激光器理论上可行，但是，由于激光束衰减，孔口会产生收敛且四个角精确形状难于保证。
[0004]2、电腐蚀穿孔:采用电腐蚀穿孔，会由于电极磨损而使得圆弧方孔精度难以保证，且由于0.5mm宽的电极穿深孔很难保证锥面角度，并且内孔表面烧蚀层无法去除。
[0005]3、高压水切孔:高压水的敛散性决定了其无法切成满足尺寸要求的尖角型孔。
[0006]4、精铸成型:精铸件的强度、热应力性能等均无法满足锥形薄壁构件的性能要求。
[0007]5、3D打印技术:目前的3D打印技术理论上是可行的，但该锥形薄壁零件由GH4648高温合金制成，由于材料及零件结构的特殊性，加工精度要求高，3D打印成型后内孔粗糙度要求无法保证，且制造成本高，加工周期长。
[0008]鉴于上述成型加工技术无法生产出满足要求的锥形薄壁构件，本申请的发明人考虑采用分型制造的方式。即，先制造出如图3和4所示的内锥套1，在所述内锥套1的外表面上加工出与所述气膜冷却槽K的尺寸一致的开口槽2。由于是加工开口槽2，那么其比较容易采用现有技术进行加工。然后制造出如图5所示的外锥套3。将所述内锥套1和外锥套3焊接在一起即可。
[0009]但是，现有的焊接方法难以保证锥形薄壁构件的强度，并且，焊接之后，焊料容易阻塞气膜冷却槽，从而影响锥形薄壁构件的性能。
[0010]鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的焊接方法。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的钎焊方法，该钎焊方法即保证了锥形薄壁构件的强度，又不会阻塞气膜冷却槽而影响锥形薄壁构件的性能。
[0012]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的钎焊方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0013](1)、抛研内锥套和外锥套的待接面，去除掉氧化物及烧蚀表面，并清洗和烘干；
[0014](2)、在所述外锥套的待接面上固定0.03mm厚的非晶态箔状HBNi68WCrSiB钎料；
[0015](3)、用外夹具和内夹具将所述内锥套和外锥套装配在一起，并用压力机压紧，使所述内锥套和外锥套的待接面紧密结合；
[0016](4)、使装配在一起的所述外夹具和内夹具以及所述内锥套和外锥套整体入炉进行瞬时液相过渡钎焊，其中，在瞬时液相过渡钎焊过程中，炉内真空度不低于4 X 10 2Pa，温度为1140±10°C，保温时间为60min ；
[0017](5)、对瞬时液相过渡钎焊后的所述内锥套和外锥套进行真空时效处理，其中，真空时效处理时的温度为900°C ±5°C，保持时间为6小时；
[0018](6)真空时效处理后往炉内充填高纯氩气或氮气，使炉内压力上升到8X104Pa后，启动风扇搅拌气体，快速冷却到65°C以下出炉。
[0019]与现有的焊接方法相比，本发明的带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的钎焊方法具有如下有益技术效果:
[0020]1、采用的钎料为镍基钎料，其为耐高温钎料，具有最好的高温性能，钎焊时也不会发生应力开裂，同时，该钎料中W含量达到10.0% -11.01%钎料中的W可强化钎料，提高钎料的高温强度；并且，，该钎料在钎焊过程中会扩散至零件母材中，即保证了零件的强度又不会阻塞气膜孔影响零件性能。
[0021]2、钎焊的过程与零件材料的固溶处理过程相一致，在钎焊的过程中也实现了零件的固溶处理，提高了零件的性能。
【附图说明】
[0022]图1是现有的带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的正视图。
[0023]图2是图1的A-A剖视放大图。
[0024]图3是内锥套的正视图。
[0025]图4是图3的A-A剖视放大图。
[0026]图5是外锥套的正视图。
[0027]图6是内锥套与外锥套装配好之后焊接之前的示意图。
[0028]图7是内锥套与外锥套与夹具配合的装配示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。
[0030]本发明涉及分体制造的带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的钎焊方法，用于实现构成高温合金锥形薄壁构件的内锥套和外锥套之间的焊接。
[0031]在本发明中，首先是抛研内锥套1和外锥套3的待接面，去除掉氧化物及烧蚀表面，并保证内锥套1和外锥套3的表面粗糙度符合瞬时液相过渡钎焊的要求。之后，对抛研后的所述内锥套1和外锥套3进行清洗，去除掉抛研粉末等，并进行烘干。
[0032]接着，如图6所示，在所述外锥套3的待接面上固定0.03mm厚的非晶态箔状HBNi68ffCrSiB钎料4。所述HBNi68WCrSiB钎料为耐高温钎料，具有最好的高温性能，并且钎焊时也不会发生应力开裂。同时，该钎料中钨(W)的含量达到10.0%-11.0W%，钎料中的W可强化钎料，提高钎料的高温强度，从而保证焊接强度和质量。
[0033]然后，如图7所示，用外夹具0和内夹具I将所述内锥套1和外锥套3装配在一起，并用压力机压紧，使所述内锥套1和外锥套3的待接面紧密结合，从而保证焊接质量。在图7中，A代表带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件，其由所述内锥套1和外锥套3构成。
[0034]之后，使装配在一起的所述外夹具0和内夹具I以及所述内锥套1和外锥套3整体入炉进行瞬时液相过渡钎焊。其中，在瞬时液相过渡钎焊过程中，炉内真空度不低于4X10 2Pa，温度为1140±10°(:，保温时间为601^11。由于所述内锥套1和外锥套3的材料为GH4648，其熔化温度为1336°C _1353°C，同时，其固溶处理温度为1140°C。在本发明中，通过使得瞬时液相过渡钎焊的温度为1140±10°C，不但能够实现钎焊，而且能够实现所述内锥套1和外锥套3的固溶处理，S卩，热处理。因此，在本发明中，瞬时液相过渡钎焊的焊接工艺选择在零件材料的固溶处理过程完成，其是一个兼容工艺。即完成了焊接，也对零件材料进行了固溶处理，一举两得。在本发明中，所述HBNi68WCrSiB钎料在瞬时液相过渡钎焊过程中会扩散至所述内锥套1和外锥套3的母材中，即保证了所述内锥套1和外锥套3的强度，又不会阻塞气膜孔影响锥形薄壁构件的性能。
[0035]之后，对瞬时液相过渡钎焊后的所述内锥套1和外锥套3进行真空时效处理。其中，真空时效处理时的温度为900°C ±5°C，保持时间为6小时。通过真空时效处理，能够进一步提高成品的高温合金锥形薄壁构件A的材料强度。
[0036]最后，真空时效处理后往炉内充填高纯氩气或氮气，使炉内压力上升到8X104Pa后，启动风扇搅拌气体，快速冷却到65°C以下出炉，即可制得带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件。
[0037]当然，为消除钎接变形，需经过整形，再精加工零件长度及外径、气膜冷却槽等各部尺寸以保证零件的最终尺寸。
[0038]本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1.一种带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的钎焊方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、抛研内锥套(1)和外锥套(3)的待接面，去除掉氧化物及烧蚀表面，并清洗和烘干; (2)、在所述外锥套(3)的待接面上固定0.03mm厚的非晶态箔状HBNi68WCrSiB钎料(4); (3)、用外夹具(0)和内夹具⑴将所述内锥套⑴和外锥套(3)装配在一起，并用压力机压紧，使所述内锥套(1)和外锥套(3)的待接面紧密结合； (4)、使装配在一起的所述外夹具(0)和内夹具(I)以及所述内锥套(1)和外锥套(3)整体入炉进行瞬时液相过渡钎焊，其中，在瞬时液相过渡钎焊过程中，炉内真空度不低于4X102pa，温度为 1140±10°(:，保温时间为601^11 ； (5)、对瞬时液相过渡钎焊后的所述内锥套(1)和外锥套(3)进行真空时效处理，其中，真空时效处理时的温度为900°C ±5°C，保持时间为6小时； (6)真空时效处理后往炉内充填高纯氩气或氮气，使炉内压力上升到8X104Pa后，启动风扇搅拌气体，快速冷却到65°C以下出炉。
【专利摘要】本发明涉及带气膜冷却槽的高温合金锥形薄壁构件的钎焊方法，包括以下步骤：(1)、抛研内锥套和外锥套的待接面，去掉氧化物及烧蚀表面，并清洗和烘干；(2)、在外锥套的待接面上固定0.03mm厚的非晶态箔状HBNi68WCrSiB钎料；(3)、用外夹具和内夹具将内锥套和外锥套装配在一起，用压力机压紧，使待接面紧密结合；(4)、整体入炉进行瞬时液相过渡钎焊，炉内真空度不低于4×10-2pa，温度为1140±10℃，保温时间为60min；(5)、进行真空时效处理，温度为900℃±5℃，保持时间为6小时；(6)往炉内充填高纯氩气或氮气，使炉内压力上升到8×104Pa后，快速冷却到65℃以下出炉。该钎焊方法即保证了锥形构件的强度，又不会阻塞气膜冷却槽而影响锥形构件的性能。
【IPC分类】B23K1/20, B23K1/008, B23K101/04
【公开号】CN105382366
【申请号】CN201510909053
【发明人】任耀文, 任军, 李淑芳, 王程成, 任轩
【申请人】西安远航真空钎焊技术有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月10日