CN101412138A - 一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺 - Google Patents

Abstract

一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺为：1)采用适当的机加工方法在试验叶片的叶冠处加工出槽口，用于填充待堆敷的耐磨合金；2)选用Co－Cr－Mo和Co－Cr－W两种堆焊焊丝进行堆焊；涡轮叶片经过磨加工和抛光，锯齿冠阻尼面用机加工方法去除1.0~1.5mm厚的金属层，焊前待焊处用丙酮和酒精溶剂擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接电流为26～30A。本发明的优点：涡纶叶片采用钨极氩弧焊在矩尺冠阻尼面上堆焊Co－Cr－Mo和Co－Cr－W耐磨合金后，耐磨层与主体金属互溶性好，机加工和试车后没有掉块、脱落、粘连等质量问题。该技术用于涡轮叶片锯齿冠阻尼面的堆焊好于激光熔铸工艺技术。

Description

一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺

技术领域

本发明涉及材料焊接领域，特别提供了一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺。

背景技术

发动机低压涡轮叶片，在810℃~860℃高温燃气环境和疲劳振动状态下工作，每个叶片都以榫齿方式插入涡轮盘榫槽，锯齿冠相互啮合形成一个轮缘外环。飞行过程中叶冠相互撞击，阻尼面受到磨损。当磨损间隙大到一定程度时，使叶根的扭矩增大，导致叶片功能失效，甚至引起安全事故。为延长发动机的使用寿命，确保飞行安全，采用了激光熔铸方法在叶冠阻尼面堆敷耐磨层。实践表明该耐磨层与基体结合不牢，敷层存在疏松、气孔等缺陷，磨加工过程中敷层常有脱落现象，返修率大，费用高，发动机试车时耐磨层有粘连和剥离现象，严重困扰发动机的批量生产。为确保产品质量，满足生产急需，迫切需要开展堆焊耐磨合金的试验研究。DZ4定向结晶铸造高温合金，焊接性差，尚无对其进行堆焊的先例。为此开展试验研究，以满足发动机的质量要求，达到国内、外同类工艺技术的领先水平。

发明内容

本发明的目的是为了解决涡轮叶片阻尼面的耐磨技术问题，提供了一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺。

本发明提供了一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺采用钨极氩弧焊堆焊的工艺方法，在叶片锯齿冠阻尼面上堆焊耐磨合金，

具体工艺为：1)采用适当的机加工方法在试验叶片的叶冠处加工出适当的槽口，用填充待堆敷的耐磨合金；2)选用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W两种堆焊焊丝进行堆焊；涡轮叶片经过磨加工和抛光，为满足堆焊耐磨层厚度的要求，锯齿冠阻尼面用机加工方法去除1.0~1.5mm厚的金属层，焊前待焊处用丙酮和酒精溶剂擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接电流为26～30A。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，焊枪喷口直径为8～12mm，氩气流量10~14L/min。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，钨极直径φ2～3mm，焊丝直径φ1.6～2.5mm，焊丝牌号Co60Cr30W5Si2、KD28CS即T800。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，在室温到350℃的条件下进行焊接，堆焊采用MiLL交直流两用氩弧焊机。该焊机具有预送保护气、高频引弧、电流递增、电流衰减、保护气延迟及焊接过程中随时调节焊接电流的能力。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，堆焊起始时在靠近叶冠阻尼面的紫铜块上高频引弧产生小电流，借助弧光迅速将电弧移至叶片待焊处，逐渐加大电流到30A，当待焊处有熔池形成时填加焊丝，堆焊由锯齿冠内凹角附近开始，向齿尖逐渐移动形成焊道，在齿尖处适当减小电流，增加焊丝的填充量，增加熔敷金属厚度，以满足叶片对机加工余量的要求。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，为保证电弧稳定燃烧选用了镧化钨极，镧化钨极与铈钨极相比，其电子发射能力强，在同一焊接电流状况下其电弧弧光比较明亮。钨极尖端要磨成15°～30°的尖角，使电弧热量集中、稳定。堆焊时钨极尖端与工件的距离在0.5-1.0mm，使焊接区得到最好的保护。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，焊枪喷嘴内安装气体透镜，气体经透镜流出后能形成稳定的层流，对熔池、焊丝末端及高温下的焊缝金属有良好的保护效果。堆焊时应尽量减少熔合比，降低稀释率。

用钨极氩弧焊堆焊的工艺方法，在叶片锯齿冠阻尼面上堆焊耐磨合金，满足质量要求，解决了用激光熔铸方法所带来的加工费用高、周期长、成本高、质量不佳等不利因素。

此项技术为航空发动机叶片的堆焊提供技术保障，确保产品质量，填补国家在该项研究领域的空白。

本发明的优点：

涡纶叶片采用钨极氩弧焊在矩尺冠阻尼面上堆焊Co-Cr-Mo和Co-Cr-W耐磨合金后，耐磨层与主体金属互溶性好，机加工和试车后没有掉块、脱落、粘连等质量问题。通过对DZ4材料的焊接性能试验、金相组织分析、显微硬度等数据分析和试车考验，证明该技术用于涡轮叶片锯齿冠阻尼面的堆焊好于激光熔铸工艺技术。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺采用钨极氩弧焊堆焊的工艺方法，在叶片锯齿冠阻尼面上堆焊耐磨合金，

具体工艺为：1)采用适当的机加工方法在试验叶片的叶冠处加工出适当的槽口，用填充待堆敷的耐磨合金；2)选用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W两种堆焊焊丝进行堆焊；涡轮叶片经过磨加工和抛光，为满足堆焊耐磨层厚度的要求，锯齿冠阻尼面用机加工方法去除1.0mm厚的金属层，焊前待焊处用丙酮和酒精溶剂擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接电流为26A。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，焊枪喷口直径为8mm，氩气流量10L/min。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，钨极直径2mm，焊丝直径1.6mm，焊丝牌号Co60Cr30W5Si2、KD28CS即T800。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，在室温下进行焊接，堆焊采用MiLL交直流两用氩弧焊机。该焊机具有预送保护气、高频引弧、电流递增、电流衰减、保护气延迟及焊接过程中随时调节焊接电流的能力。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，堆焊起始时在靠近叶冠阻尼面的紫铜块上高频引弧产生小电流，借助弧光迅速将电弧移至叶片待焊处，逐渐加大电流到30A，当待焊处有熔池形成时填加焊丝，堆焊由锯齿冠内凹角附近开始，向齿尖逐渐移动形成焊道，在齿尖处适当减小电流，增加焊丝的填充量，增加熔敷金属厚度，以满足叶片对机加工余量的要求。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，为保证电弧稳定燃烧选用了镧化钨极，镧化钨极与铈钨极相比，其电子发射能力强，在同一焊接电流状况下其电弧弧光比较明亮。钨极尖端要磨成15°的尖角，使电弧热量集中、稳定。堆焊时钨极尖端与工件的距离在0.5mm，使焊接区得到最好的保护。

实施例2

本实施例提供了一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺采用钨极氩弧焊堆焊的工艺方法，在叶片锯齿冠阻尼面上堆焊耐磨合金，

具体工艺为：1)采用适当的机加工方法在试验叶片的叶冠处加工出适当的槽口，用填充待堆敷的耐磨合金；2)选用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W两种堆焊焊丝进行堆焊；涡轮叶片经过磨加工和抛光，为满足堆焊耐磨层厚度的要求，锯齿冠阻尼面用机加工方法去除1.5mm厚的金属层，焊前待焊处用丙酮和酒精溶剂擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接电流为30A。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，焊枪喷口直径为12mm，氩气流量12L/min。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，钨极直径3mm，焊丝直径2.5mm，焊丝牌号Co60Cr30W5Si2、KD28CS即T800。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，在350℃的条件下进行焊接，堆焊采用MiLL交直流两用氩弧焊机。该焊机具有预送保护气、高频引弧、电流递增、电流衰减、保护气延迟及焊接过程中随时调节焊接电流的能力。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，堆焊起始时在靠近叶冠阻尼面的紫铜块上高频引弧产生小电流，借助弧光迅速将电弧移至叶片待焊处，逐渐加大电流到30A，当待焊处有熔池形成时填加焊丝，堆焊由锯齿冠内凹角附近开始，向齿尖逐渐移动形成焊道，在齿尖处适当减小电流，增加焊丝的填充量，增加熔敷金属厚度，以满足叶片对机加工余量的要求。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，为保证电弧稳定燃烧选用了镧化钨极，镧化钨极与铈钨极相比，其电子发射能力强，在同一焊接电流状况下其电弧弧光比较明亮。钨极尖端要磨成30°的尖角，使电弧热量集中、稳定，堆焊时钨极尖端与工件的距离在1.0mm，使焊接区得到最好的保护。

实施例3

本实施例提供了一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺采用钨极氩弧焊堆焊的工艺方法，在叶片锯齿冠阻尼面上堆焊耐磨合金，

具体工艺为：1)采用适当的机加工方法在试验叶片的叶冠处加工出适当的槽口，用填充待堆敷的耐磨合金；2)选用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W两种堆焊焊丝进行堆焊；涡轮叶片经过磨加工和抛光，为满足堆焊耐磨层厚度的要求，锯齿冠阻尼面用机加工方法去除1.2mm厚的金属层，焊前待焊处用丙酮和酒精溶剂擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接电流为28A。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，焊枪喷口直径为10mm，氩气流量14L/min。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，钨极直径3.0mm，焊丝直径2.5mm，焊丝牌号Co60Cr30W5Si2、KD28CS即T800。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，在室温下进行焊接，堆焊采用Mill交直流两用氩弧焊机。该焊机具有预送保护气、高频引弧、电流递增、电流衰减、保护气延迟及焊接过程中随时调节焊接电流的能力。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，堆焊起始时在靠近叶冠阻尼面的紫铜块上高频引弧产生小电流，借助弧光迅速将电弧移至叶片待焊处，逐渐加大电流到30A，当待焊处有熔池形成时填加焊丝，堆焊由锯齿冠内凹角附近开始，向齿尖逐渐移动形成焊道，在齿尖处适当减小电流，增加焊丝的填充量，增加熔敷金属厚度，以满足叶片对机加工余量的要求。

所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，为保证电弧稳定燃烧选用了镧化钨极，镧化钨极与铈钨极相比，其电子发射能力强，在同一焊接电流状况下其电弧弧光比较明亮。钨极尖端要磨成20°的尖角，使电弧热量集中、稳定，堆焊时钨极尖端与工件的距离在0.8mm，使焊接区得到最好的保护。

涡轮叶片材料成分及所占质量比例如下：碳0.10—0.16％，铬9.0—10.0％，镍余量，钴5.5—6.0％，钨5.1—5.8％，钼3.5；—4.2％，铝5.6—6.4％，钛1.6—2.2％，铁≤2.0％，硼0.012—0.025％，锆≤0.02％。

Co-Cr-Mo堆焊焊丝材料成分及所占质量比例如下：碳0.10-0.16％，硅≤2.0％，铬26.0-32.0％，钨3.0-6.0％，镍≤3.0％，锰≤0.5％，钼≤1.0硅≤0.07，铁≤3.0，钴余量。

Co-Cr-W堆焊焊丝材料成分及所占质量比例如下：碳0.08％，硅3.0—3.8％，铬16.5—18.5％，钼27.0—30.0，镍和铁总共3.0％，钴余量。

Claims (7)

1、一种涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺采用钨极氩弧焊堆焊的工艺方法，在叶片锯齿冠阻尼面上堆焊耐磨合金，

具体工艺为：1)采用适当的机加工方法在试验叶片的叶冠处加工出槽口，用于填充待堆敷的耐磨合金；2)选用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W两种堆焊焊丝进行堆焊；涡轮叶片经过磨加工和抛光，锯齿冠阻尼面用机加工方法去除1.0~1.5mm厚的金属层，焊前待焊处用丙酮和酒精溶剂擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接电流为26～30A。

2、按照权利要求1所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，焊枪喷口直径为8～12mm，氩气流量10~14L/min。

3、按照权利要求1所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，钨极直径φ2～3mm，焊丝直径1.6～2.5mm，焊丝牌号Co60Cr30W5Si2、KD28CS即T800。

4、按照权利要求1所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，在室温到350℃的条件下进行焊接，堆焊采用MiLL交直流两用氩弧焊机。

5、按照权利要求1所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，堆焊起始时在靠近叶冠阻尼面的紫铜块上高频引弧产生小电流，借助弧光迅速将电弧移至叶片待焊处，逐渐加大电流到30A，当待焊处有熔池形成时填加焊丝，堆焊由锯齿冠内凹角附近开始，向齿尖逐渐移动形成焊道，在齿尖处减小电流，增加焊丝的填充量，增加熔敷金属厚度。

6、按照权利要求1所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，选用镧化钨极，钨极尖端磨成15°～30°的尖角，堆焊时钨极尖端与工件的距离在0.5-1.0mm。

7、按照权利要求1所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺，其特征在于：所述的涡轮叶片锯齿冠堆焊硬质合金工艺中，焊枪喷嘴内安装气体透镜。