CN102922073B - 发动机涡轮转子组件的钎焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机涡轮转子组件的钎焊方法，包括以下步骤：步骤S2：将涡轮转子盘的钎焊面与封严轴套的钎焊面镀易焊金属；步骤S4：在封严轴套的钎焊面上包裹片状的钎料；步骤S6：将涡轮转子盘和封严轴套组装配合，涡轮转子盘和封严轴套之间设有加料槽；步骤S8：在加料槽和U型槽内添加粉末钎料；步骤S10：在U型槽内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具；步骤S12：将经过步骤S10之后的转子组件置于真空钎焊炉中，进行钎焊；步骤S14：将经过步骤S12之后的转子组件取出，检测焊缝。根据本发明的发动机涡轮转子组件的钎焊方法，在涡轮转子盘的U型槽内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具，防止了钎料的流失，钎焊后钎料不会随意堆积，保证了钎焊的质量。

Description

发动机涡轮转子组件的钎焊方法

技术领域

本发明涉及焊接领域，特别地，涉及一种发动机涡轮转子组件的钎焊方法。

背景技术

航空发动机的燃气发生器涡轮转子组件通常由一个涡轮转子盘和一个封严轴套组合而成，国产XX66系列动力辅助发动机的转子组件因零件结构特殊，涡轮转子盘和封严轴套配合面呈锥形，导致焊接难度较大；且要求涡轮转子盘和封严轴套组合钎缝焊合面积大于待钎焊总面积的80％，两者能够承受的径向载荷大于等于45000N。涡轮转子盘的制备材料为K424铸造高温合金，封严轴套的制备材料为1C11Ni2W2MoV不锈钢，涡轮转子盘为不易钎焊的材料。

发明内容

本发明目的在于提供一种发动机涡轮转子组件的钎焊方法，以解决发动机涡轮转子组件的涡轮转子盘和封严轴套的配合面呈锥形，其焊接难度大的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种发动机涡轮转子组件的钎焊方法，涡轮转子组件包括具有U型槽涡轮转子盘和与涡轮转子盘配合的封严轴套，涡轮转子盘的钎焊面与封严轴套的钎焊面配合后呈锥形；钎焊方法包括以下步骤：步骤S2：将涡轮转子盘的钎焊面与封严轴套的钎焊面镀易焊金属；步骤S4：在封严轴套的钎焊面上包裹片状的钎料；步骤S6：将涡轮转子盘和封严轴套组装配合，涡轮转子盘和封严轴套之间设有加料槽；步骤S8：在加料槽和U型槽内添加粉末钎料；步骤S10：在U型槽内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具；步骤S12：将经过步骤S10之后的转子组件置于真空钎焊炉中，进行钎焊；步骤S14：将经过步骤S12之后的转子组件取出，检测焊缝。

进一步地，步骤S2之前包括，步骤S1；将涡轮转子盘的钎焊面与封严轴套的钎焊面打磨并着色检查。

进一步地，步骤S2中，易焊金属为镍。

进一步地，步骤S8之后还包括步骤S9，对转子组件进行跳动检测。

进一步地，步骤S10中，阻流夹具表面刷有防止钎料和阻流夹具焊接的阻流剂。

进一步地，步骤S10中，阻流夹具的中心设有与封严轴套的中心孔相通的安装孔，阻流夹具的外圈设有凸圈，凸圈与涡轮转子盘的U型槽配合。

进一步地，步骤S12中，真空钎焊的温度为1035℃～1045℃；钎焊完成后保温18min～20min。

进一步地，真空钎焊炉中通入1Bar～1.2Bar的氩气。

进一步地，步骤S14中，将转子组件浸入通有超声波的水中进行检测。

进一步地，步骤S14之后还包括，步骤S15；将转子组件进行回火处理。

本发明具有以下有益效果：

根据本发明的发动机涡轮转子组件的钎焊方法，在涡轮转子盘的U型槽内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具，防止了钎料的流失，钎焊后钎料不会随意堆积，保证了钎焊的质量；通过在钎焊面上镀易焊金属，以弥补了涡轮转子盘和封严轴套的表面不易焊接的缺陷，增强了钎料的填隙性；同时真空钎焊炉内合理的参数设置，使得钎焊质量进一步得到保证。

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是本发明优选实施例的发动机涡轮转子组件的钎焊方法的流程示意图；

图2是本发明优选实施例的发动机涡轮转子组件与阻流夹具的装配结构示意图；以及

图3是图2所示的I处的放大示意图。

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。

参见图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种发动机涡轮转子组件的钎焊方法，涡轮转子组件包括具有U型槽21的涡轮转子盘20和与涡轮转子盘20配合的封严轴套10，涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面配合后呈锥形；钎焊方法包括以下步骤：步骤S2：将涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面镀易焊金属；步骤S4：在封严轴套10的钎焊面上包裹片状的钎料；步骤S6：将涡轮转子盘20和封严轴套10组装配合，涡轮转子盘20和封严轴套10之间的设有加料槽12；步骤S8：在加料槽12和U型槽21内添加粉末钎料；步骤S10：在U型槽21内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具30；步骤S12：将经过步骤S10之后的转子组件置于真空钎焊炉中，进行钎焊；步骤S14：将经过步骤S12之后的转子组件取出，检测焊缝。根据本发明的发动机涡轮转子组件的钎焊方法，在涡轮转子盘20的U型槽21内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具30，防止了钎料的流失，钎焊后钎料不会随意堆积，保证了钎焊的质量；通过在钎焊面上镀易焊金属，以弥补了涡轮转子盘20和封严轴套10的表面不易焊接的缺陷，增强了钎料的填隙性；同时真空钎焊炉内合理的参数设置，使得钎焊质量进一步得到保证。

本发明的发动机涡轮转子组件的钎焊方法具体包括以下步骤：

步骤S1：将涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面打磨并着色检查；

将涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面分别进行打磨，使得涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面的表面光滑；然后在涡轮转子盘20的钎焊面或封严轴套10的钎焊面的表面涂有颜色的印油，再将涡轮转子盘20和封严轴套10试着进行组装，可以尝试将涡轮转子盘20和封严轴套10相互旋转，观察封严轴套10的钎焊面或涡轮转子盘20的钎焊面上的着色面积是否达到其总面积的80％以上。如果着色面积小于封严轴套10的钎焊面或涡轮转子盘20的钎焊面的总面积的80％，则重复对涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面进行打磨，直至着色面积在封严轴套10的钎焊面或涡轮转子盘20的钎焊面的总面积的80％以上。要求涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面的着色面积达到其钎焊面的总面积的80％以上，是为了保证钎焊间隙均匀一致，钎焊后钎焊面积达到其钎焊面的面积的80％以上，保证钎焊的质量。

步骤S2：将涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面镀易焊金属；

涡轮转子盘20的制备材料为K424铸造高温合金，封严轴套10的制备材料为1C11Ni2W2MoV不锈钢，K424材料为不易钎焊的材料，为了弥补涡轮转子盘20和封严轴套10的母材不易焊接的缺陷，增强了钎料的填隙性，在涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面镀易焊金属。一般地，所镀易焊金属的厚度为8μmm～12μmm。优选地，易焊金属为镍。

步骤S4：在封严轴套10的钎焊面上包裹片状的钎料。

在封严轴套10的钎焊面上包裹片状的钎料，一般地，钎料的厚度可为0.1mm。片状的钎料可采用储能点焊的方式固定在封严轴套10的钎焊面上。

步骤S6：将涡轮转子盘20和封严轴套10组装配合，涡轮转子盘20和封严轴套10之间设有加料槽12；

请结合参见图3，涡轮转子盘20和封严轴套10组装配合后，涡轮转子盘20和封严轴套10之间会留有加料槽12，加料槽12位于涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面配合处的上端。一般地，加料槽12的宽度根据涡轮转子盘20与封严轴套10的尺寸大小以及焊接面积确定，涡轮转子盘20与封严轴套10的尺寸越大，所需焊接的面积越大，加料槽12的宽度应越宽。

步骤S8：在加料槽12及U型槽21内添加适量的粉末状的钎料；

加料槽12及U型槽21内添加适量的粉末状的钎料，钎料的添加量根据加料槽12的宽度确定。加料槽12越宽，钎料的添加量越多。

优选地，本发明的钎焊方法还包括步骤S9：对组装的转子组件进行跳动检测，以使得装配好的转子组件能达到相应的装配要求。一般，分别对涡轮转子盘20的外周圆和封严轴套10的外周圆进行跳动检测，跳动值应小于等于0.03mm。

步骤S10：在涡轮转子盘20的U型槽21内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具30；

阻流夹具30呈圆环形，其中心设有与封严轴套10的中心孔相通的安装孔，阻流夹具30通过螺栓固定在封严轴套10上；阻流夹具30的外圈设有凸圈，凸圈与涡轮转子盘20的U型槽21配合，以防止U型槽21内的钎料堆积。

在将阻流夹具30进行组装之前，在阻流夹具30的表面刷一层防止转子组件与阻流夹具30焊接起来的阻流剂。优选地，在刷有阻流剂的阻流夹具30的表面包裹一层耐火纸，如陶瓷纤维纸，进一步防止转子组件与阻流夹具30焊接起来。最后将阻流夹具30通过螺栓或螺母与封严轴套10固定。

步骤S12：将上述装配阻流夹具30的转子组件置于真空钎焊炉中，进行钎焊。

将装配阻流夹具30的转子组件与钎焊的进炉组合夹具配合后，置于真空钎焊炉中，进行钎焊。具体地，真空钎焊炉内，钎焊温度为1035℃～1045℃；当温度在1035℃时，钎焊能够充分熔化，满足钎焊的要求；当温度大于1045℃时，会造成热量的浪费。钎焊完成后保温时间控制在18min～20min；当保温时间少于18min时，液态的钎料不能充满填满钎焊区，当保温时间多于20min时，液态的钎料会由于重力作用流至U型槽21内，造成U型槽21内钎料堆积或涡轮转子盘20的钎焊面与封严轴套10的钎焊面配合处的上端钎料不足，影响钎焊的质量。优选地，在真空钎焊炉内通入1Bar～1.2Bar的氩气，以抑制钎料中所含的铜、锰等金属元素挥发。

步骤S14：钎焊完成后，将转子组件取出，检测焊缝。

具体地，将钎焊完成的转子组件从真空钎焊炉中取出，将焊渣清理后，将转子组件浸入通有超声波的水中进行检测，以检查钎焊的焊缝是否存在虚焊，焊缝面积是否达到其钎焊面的总面积的80％以上。

步骤S15：将经过步骤S14之后的转子组件进行回火处理。

将上述检测合格的转子组件进行回火处理，以使得封严轴套10的回火硬度在35HRC～45HRC之间，转子组件能承受的径向载荷大于等于45000N。

优选地，将回火处理后的转子组件再放置在煤油当中进行检测，以观察转子组件钎焊处是否存在贯穿性焊缝缺陷。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

根据本发明的发动机涡轮转子组件的钎焊方法，在涡轮转子盘的U型槽内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具，防止了钎料的流失，钎焊后钎料不会随意堆积，保证了钎焊的质量；通过在钎焊面上镀易焊金属，以弥补了涡轮转子盘和封严轴套的表面不易焊接的缺陷，增强了钎料的填隙性；同时真空钎焊炉内合理的参数设置，使得钎焊质量进一步得到保证。

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。

Claims (7)

1.一种发动机涡轮转子组件的钎焊方法，所述涡轮转子组件包括具有U型槽(21)的涡轮转子盘(20)和与所述涡轮转子盘(20)配合的封严轴套(10)，所述涡轮转子盘(20)的钎焊面与所述封严轴套(10)的钎焊面配合后呈锥形；其特征在于，所述钎焊方法包括以下步骤：

步骤S2：将所述涡轮转子盘(20)的钎焊面与所述封严轴套(10)的钎焊面镀易焊金属；

步骤S4：在所述封严轴套(10)的钎焊面上包裹片状的钎料；

步骤S6：将所述涡轮转子盘(20)和所述封严轴套(10)组装配合，所述涡轮转子盘(20)和所述封严轴套(10)之间设有加料槽(12)；

步骤S8：在所述加料槽(12)和所述U型槽(21)内添加粉末钎料；

步骤S10：在所述U型槽(21)内装配防止粉末钎料流失的阻流夹具(30)；

步骤S12：将经过步骤S10之后的所述转子组件置于真空钎焊炉中，进行钎焊；

步骤S14：将经过步骤S12之后的所述转子组件取出，检测焊缝；

所述步骤S10中，所述阻流夹具(30)表面刷有防止钎料和所述阻流夹具(30)焊接的阻流剂；

所述步骤S10中，所述阻流夹具(30)的中心设有与所述封严轴套(10)的中心孔相通的安装孔，所述阻流夹具(30)的外圈设有凸圈，所述凸圈与所述涡轮转子盘(20)的所述U型槽(21)配合；

所述步骤S12中，真空钎焊的温度为1035℃～1045℃；钎焊完成后保温18min～20min；

所镀所述易焊金属的厚度为8～12μm。

2.根据权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，所述步骤S2之前包括，步骤S1；将所述涡轮转子盘(20)的钎焊面与所述封严轴套(10)的钎焊面打磨并着色检查。

3.根据权利要求2所述的钎焊方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述易焊金属为镍。

4.根据权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，所述步骤S8之后还包括步骤S9，对所述转子组件进行跳动检测。

5.根据权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，所述真空钎焊炉中通入1Bar～1.2Bar的氩气。

6.根据权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，所述步骤S14中，将所述转子组件浸入通有超声波的水中进行检测。

7.根据权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，所述步骤S14之后还包括，步骤S15：将所述转子组件进行回火处理。