CN102107307B - 重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法 - Google Patents

重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法 Download PDF

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Abstract

重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，被焊材料为以下几种之一或其组合：GH536、1Cr18Ni9Ti、GH4708、K4104；钎料为B-Ni73CrSiB-40Ni-S；钎焊工艺参数为：以(5～10)℃/min的速度升温至(500～550)℃，保温(15～30)min；再以(5～10)℃/min的速度升温至(950～1000)℃，保温(15～25)min；最后以(5～10)℃/min的速度升温至(1100～1110)℃，保温(10～20)min钎焊；焊后随炉冷却至1000℃后进行快冷，冷却到100℃以下试样出炉。本发明具有可操作性强，技术效果好的特点，具有较大的经济价值和技术价值。

Description

重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法
技术领域
本发明涉及科学，特别提供了一种重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法。
背景技术
在某型重型燃机上，为实现燃气的有效使用，减小损失，提高燃机的工作效率，在静止组件与旋转组件之间的气体封严广泛采用蜂窝封严结构。该结构的特点是允许转动部件与静止部件之间存在一定程度的相互干涉和摩擦，而不致损伤转动部件，具有较好的可磨蚀性，同时还具有抗冷热疲劳性能和高的热强性。在重型燃机上有30余封严组件采用蜂窝结构，封严组件中既有扇形段蜂窝封严件，也有叶片缘板蜂窝封严件，蜂窝的规格有0.8mm和1.6mm两种，蜂窝芯与壳体之间的连接采用真空钎焊工艺。
人们期望获得技术效果更好的针对重型燃机上的蜂窝结构的真空钎焊工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果更好的针对重型燃机上的蜂窝结构的真空钎焊工艺。
由于重型燃机的蜂窝封严环直径较大，因此封严环是用扇形段蜂窝封严件组合成，在二、三、四级导向叶片的下缘板上也有蜂窝封严结构。涉及的壳体和叶片的材料为GH536、1Cr18Ni9Ti、GH4708和K4104，蜂窝材料为GH536，蜂窝与壳体采用真空钎焊连接。
本发明提供了一种重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，其特征在于：所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，被焊材料为以下几种之一或其组合：GH536、1Cr18Ni9Ti、GH4708、K4104；其所使用的钎料为B-Ni73CrSiB-40Ni-S；
关于上述内容中提到的材料说明如表1、2、3。
表1 GH4708合金的化学成分  (wt.%)
  元素   C   Cr   W   Mo   Ti   Al   Ni
  含量   0.05～0.10   17.5～0.0   5.5～7.5   4.0～6.0   1.0～1.4   1.9～2.3   余
  元素   Si   Mn   S   P   B   Ce   Fe
  含量   ≤0.60   ≤0.50   ≤0.015   ≤0.015   ≤0.008   ≤0.03   ≤4.0
表2 K4104合金的化学成分  (wt.%)
Figure GDA00002032294700021
表3 B-Ni73CrSiB-40Ni-S钎料的化学成分  (wt.%)
Figure GDA00002032294700022
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，钎焊采用的工艺参数为：以5～10℃/min的速度升温至500～550℃，保温15～30min；再以5～10℃/min的速度升温至950～1000℃，保温15～25min；最后以5～10℃/min的速度升温至1100～1110℃，保温10～20min钎焊；焊后随炉冷却至1000℃后进行快冷，冷却到100℃以下试样出炉。
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，要求钎焊过程中真空压力要求低于4×10-2Pa（充氩快冷时除外）。
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中有如下要求，所使用的真空钎焊炉的要求是：最高工作温度不低于1150℃，热态真空压力低于5×10-3Pa乇，漏气率≤2.0Pa/h。
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，所述重型燃机蜂窝结构具体要求将GH536蜂窝钎焊到下述四种材料之一上：GH4708、GH536、1Cr18Ni9Ti、K4104。
所述重型燃机蜂窝结构具体是将B-Ni73CrSiB-40Ni-S钎料用粘结剂制成粘带状，粘带厚度为0.4～0.6mm，将粘带钎料压入蜂窝芯格中，采用储能点焊把蜂窝与壳体定位在一起，对装配后的试样进行烘干，烘干要求是140℃±10℃，1h；然后将蜂窝结构试样放入真空钎焊炉中进行钎焊。
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊的工艺路线为：钎焊前准备→粘带钎料的制作→钎料的安置→蜂窝与壳体的装配定位→蜂窝组件的真空钎焊→蜂窝结构的检验。采用上述钎焊工艺程序钎焊的重燃蜂窝结构零件约700余件，经检验均满足验收标准的要求，钎焊合格率达100%。
本发明很好的解决了重型燃机蜂窝结构真空钎焊的问题，具有可操作性强，技术效果好的特点，填补了技术空白。在相关的应用领域具有较大的经济价值和技术价值。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为重型燃机蜂窝结构真空钎焊拉伸试样结构示意图；
图2为重型燃机蜂窝结构真空钎焊剪切试样结构示意图；
图3为蜂窝扇形段结构示意图；
图4为叶片蜂窝结构示意图。
具体实施方式
实施例1 一种重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法
拉伸试样的尺寸为Φ13×33，两个试棒对接，试棒结构如图1所示，在对接处放置B-Ni73CrSiB-40Ni-S钎料。
剪切试样的尺寸为95×40×2.0（高温），45×25×2（室温），两个试片搭接并用储能点焊定位，试片结构如图2所示，在搭接处的一侧放置B-Ni73CrSiB-40Ni-S钎料。
蜂窝结构试样是将GH536蜂窝钎焊到GH4708、GH536和1Cr18Ni9Ti试片上。
钎焊试验是在VEQ5654-6真空钎焊炉中进行的，该设备的最高工作温度为1250℃，热态真空压力低于5×10-3Pa，漏气率≤2.0Pa/h。
一种重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，所述重型燃机蜂窝结构具体要求将GH536蜂窝钎焊到下述三种材料之一或其组合上：GH4708、GH536、1Cr18Ni9Ti。
其所使用的钎料为B-Ni73CrSiB-40Ni-S；
关于上述内容中提到的材料说明参见说明书中表1、2、3。
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，钎焊采用的工艺参数为：以5～10℃/min的速度升温至500～550℃，保温15～30min；再以5～10℃/min的速度升温至950～1000℃，保温15～25min；最后以5～10℃/min的速度升温至1100～1110℃，保温10～20min钎焊；焊后随炉冷却至1000℃后进行快冷，冷却到100℃以下试样出炉。
要求钎焊过程中真空压力要求低于4×10-2Pa（充氩快冷时除外）。
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中有如下要求：所使用的真空钎焊炉的要求是：最高工作温度不低于1150℃，热态真空压力低于5×10-3Pa，漏气率≤2.0Pa/h。
所述重型燃机蜂窝结构具体是将B-Ni73CrSiB-40Ni-S钎料用粘结剂制成粘带状，粘带厚度为0.4～0.6mm，将粘带钎料压入蜂窝芯格中，采用储能点焊把蜂窝与试片定位在一起，对装配后的试样进行烘干，烘干要求是140℃±10℃，1h；然后将蜂窝结构试样放入真空钎焊炉中进行钎焊。
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊的工艺路线为：钎焊前准备→粘带钎料的制作→钎料的安置→蜂窝与壳体的装配定位→蜂窝组件的真空钎焊→蜂窝结构的检验。
本实施例很好的解决了重型燃机蜂窝结构真空钎焊的问题，具有可操作性强，技术效果好的特点，填补了技术空白。在相关的应用领域具有较大的经济价值和技术价值。
试样钎焊后，将钎焊接头的拉伸和剪切试样加工成标准性能试样，进行接头的性能测试。蜂窝结构试样采用线切割的方法进行剖切，并进行金相检查，检查蜂窝结构的内部钎焊情况。
试样钎焊后，将钎焊接头的拉伸和剪切试样加工成标准性能试样，进行接头的性能测试。钎焊接头的拉伸和剪切强度测试结果参见表4、表5所示。
蜂窝结构的钎焊工艺路线为：钎焊前准备→粘带钎料的制作→钎料的安置→蜂窝与壳体的装配定位→蜂窝组件的真空钎焊→蜂窝结构的检验，钎焊的重燃蜂窝零件典型件如图3、4所示。采用上述钎焊工艺程序钎焊的重燃蜂窝结构零件约700余件，经检验均满足验收标准的要求，钎焊合格率达100%。
表4 钎焊接头的拉伸强度
表5 钎焊接头的剪切强度
Figure GDA00002032294700071
实施例2
本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处在于：
被焊材料为以下几种之一或其组合：GH536、1Cr18Ni9Ti、GH4708、K4104；
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，钎焊采用的工艺参数为：以5～10℃/min的速度升温至530℃，保温25min；再以5～10℃/min的速度升温至980℃，保温20min；最后以5～10℃/min的速度升温至1110℃，保温15min钎焊；焊后随炉冷却至1000℃后进行快冷，冷却到100℃以下试样出炉。

Claims (6)

1.重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，其特征在于：所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，被焊材料为以下几种之一或其组合：GH536、1Cr18Ni9Ti、GH4708、K4104；其所使用的钎料为B-Ni73CrSiB-40Ni-S；
所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，钎焊采用的工艺参数为：以5～10℃/min的速度升温至500～550℃，保温15～30min；再以5～10℃/min的速度升温至950～1000℃，保温15～25min；最后以5～10℃/min的速度升温至1100～1110℃，保温10～20min钎焊；焊后随炉冷却至1000℃后进行快冷，冷却到100℃以下试样出炉。
2.按照权利要求1所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，其特征在于：所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，要求钎焊过程中真空压力要求低于4×10-2Pa。
3.按照权利要求2所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，其特征在于：所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中有如下要求：
所使用的真空钎焊炉的要求是：最高工作温度不低于1150℃，热态真空压力低于5×10-3Pa，漏气率≤2.0Pa/h。
4.按照权利要求1～3其中之一所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，其特征在于：所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法中，所述重型燃机蜂窝结构具体要求将GH536蜂窝钎焊到下述四种材料之一上：GH4708、GH536、1Cr18Ni9Ti、K4104。
5.按照权利要求4所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，其特征在于：
所述重型燃机蜂窝结构具体是将B-Ni73CrSiB-40Ni-S钎料用粘结剂制成粘带状，粘带厚度为0.4～0.6mm，将粘带钎料压入蜂窝芯格中，采用储能点焊把蜂窝与壳体定位在一起，对装配后的试样进行烘干，烘干要求是140℃±10℃，1h；然后将蜂窝结构试样放入真空钎焊炉中进行钎焊。
6.按照权利要求5所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法，其特征在于：所述重型燃机蜂窝结构真空钎焊的工艺路线为：钎焊前准备→粘带钎料的制作→钎料的安置→蜂窝与壳体的装配定位→蜂窝组件的真空钎焊→蜂窝结构的检验。
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