CN104353921B - 一种封严座组件的钎焊方法 - Google Patents

一种封严座组件的钎焊方法 Download PDF

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Abstract

一种封严座组件的钎焊方法，步骤为：焊前准备；裁剪制备条状钎料和正方形钎料；将裁剪好的条状钎料缠绕在导管两端头待焊处，条状钎料缠绕处距导管端头的尺寸距离，等于导管插入座体的深度，再利用储能点焊将缠绕好的条状钎料固定在导管上；将导管与座体的上、下安装边孔进行装配，保证导管两端头待焊处的条状钎料与上、下安装边孔的孔边缘相接触；在导管的条状钎料缠绕处套装正方形钎料，再用储能点焊将正方形钎料固定在座体上，此时的正方形钎料在钎焊时作为钎料补偿，保证形成钎焊圆角，此时完成封严座组件的装配；将装配完成的封严座组件送入定位夹具内固定，然后将封严座组件连同定位夹具送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊结束封严座组件出炉。

Description

一种封严座组件的钎焊方法
技术领域
本发明属于航空发动机零部件制造技术领域，特别是涉及一种封严座组件的钎焊方法。
背景技术
封严座组件作为航空发动机的重要组成部件，由座体和导管组成，座体为钛合金材料，导管为不锈钢材料。封严座组件为焊接构件，导管一端水平插入座体的上安装边孔内，导管管体沿着座体外壁和下安装边延伸并弯转，导管另一端垂直插入座体的下安装边孔内，且导管的两端头与座体必须采用钎焊连接成一体。
但是导管与座体在实际钎焊过程中会遇到无法回避的技术难题，即钛合金与不锈钢异种材料的焊接，由于钛合金与不锈钢的物理性能和化学性能差异均较大，特别是两者的化学成分截然不同，采用传统的熔焊方法难以连接，因此必须采用钎焊方法连接导管与座体，但是采用钎焊方法又会涉及到钎料的选择、钎焊工艺参数的设定及钎焊处密封性要求等诸多方面，由于座体在钎焊过程中容易产生变形，钎焊过程中对封严座组件的装配定位要求也非常高，因此急需一套切实可行的钎焊方法，以满足封严座组件生产需要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种封严座组件的钎焊方法，克服了封严座组件在钎焊过程中所遇到的技术难题，并提供一种焊接性良好的钎料，同时提供了钎焊工艺参数，保证了钎焊后的钎焊处密封性要求，钎焊时定位精度高，可获得光滑连续的钎缝。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种封严座组件的钎焊方法，包括如下步骤：
步骤一：焊前准备
①准备一份BAg71CuNiLi带状成品钎料，然后利用金刚砂纱布清理钎料表面的氧化膜，直至呈现金属光泽；
②利用金刚砂纱布清理导管的两端头待焊处的氧化膜，直至呈现金属光泽；
③检查导管的两端头与座体上、下安装边孔的配合间隙，配合间隙控制在0.03～0.1mm之间；
④将导管、座体及钎料均利用丙酮进行清洗，去除表面的油脂及其它杂质，清洗干净后，立即用压缩空气将导管、座体及钎料吹干；
步骤二：裁剪BAg71CuNiLi带状成品钎料，裁剪后的钎料有两种规格，第一种为条状钎料，第二种为正方形钎料；
步骤三：将裁剪好的条状钎料缠绕在导管两端头待焊处，条状钎料缠绕处距导管端头的尺寸距离，等于导管插入座体的深度，再利用储能点焊将缠绕好的条状钎料固定在导管上；
步骤四：将导管与座体的上、下安装边孔进行装配，保证导管两端头待焊处的条状钎料与上、下安装边孔的孔边缘相接触；
步骤五：在导管的条状钎料缠绕处套装正方形钎料，再用储能点焊将正方形钎料固定在座体上，此时的正方形钎料在钎焊时作为钎料补偿，保证形成钎焊圆角，此时完成封严座组件的装配；
步骤六：将装配完成的封严座组件送入定位夹具内固定，然后将封严座组件连同定位夹具送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊结束封严座组件出炉。
条状钎料的宽度为3～4mm，厚度为0.1mm，条状钎料的长度由导管待焊处的空间尺寸确定，条状钎料数量为两条；正方形钎料的边长比导管待焊处管体直径大3mm，正方形钎料数量为4或6片，在正方形钎料的中心冲圆孔，冲孔直径与导管待焊处缠绕条状钎料后的直径相等，在正方形钎料任意一边剪切开口。
定位夹具由底盘、导管夹紧环、导管压紧块及可调支柱组成，封严座组件通过座体下安装边放置到底盘上，由可调支柱支撑座体的上安装边，导管上端由导管夹紧环固定，导管下端由导管压紧块固定。
封严座组件在真空炉内的钎焊工艺及参数控制如下：
①抽真空至压强小于0.01Pa后开始升温；
②以8～12℃/分钟的升温速率，将温度升至750±10℃，同时保温15～20分钟；
③向真空炉内通入氩气，使炉内压强升至500～1000Pa；
④以5～10℃/分钟的升温速率，将温度升至930±10℃，同时保温8～12分钟，此过程实现钎焊；
⑤钎焊之后随炉降温至500±10℃，此时通入氩气并启动风扇进行快速风冷，冷却压强为1bar；
⑥待温度冷却至80℃以下，封严座组件即可出炉。
本发明的有益效果：
本发明克服了封严座组件在钎焊过程中所遇到的技术难题，并提供一种焊接性良好的钎料，同时提供了钎焊工艺参数，保证了钎焊后的钎焊处密封性要求，钎焊时定位精度高，可获得光滑连续的钎缝。本发明还具有可操作性强、生产效率高及钎焊合格率高的特点。
附图说明
图1为缠绕了条状钎料后的导管结构示意图；
图2为封严座组件与定位夹具组合安装后的示意图；
图中，1—导管，2—座体，3—条状钎料，4—正方形钎料，5—底盘，6—导管夹紧环，7—导管压紧块，8—可调支柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例一
封严座组件的座体为TC4的钛合金，导管为1Cr18Ni9Ti不锈钢，导管直径为φ5mm，导管的两端头插入座体上、下安装边孔的深度为3mm，座体上、下安装边的高度差为120.5mm。
钎焊过程中使用的真空炉型号为VBFV-300，设备工作温度为550～1350℃，温度均匀性为±5℃，其极限真空压力为0.001Pa。
所述上述封严座组件的钎焊方法，包括如下步骤：
步骤一：焊前准备
①准备一份BAg71CuNiLi带状成品钎料，钎料厚度为0.1mm，然后利用金刚砂纱布清理钎料表面的氧化膜，直至呈现金属光泽；
②利用金刚砂纱布清理导管的两端头待焊处的氧化膜，直至呈现金属光泽；
③检查导管的两端头与座体上、下安装边孔的配合间隙，配合间隙控制在0.05mm；
④将导管、座体及钎料均利用丙酮进行清洗，去除表面的油脂及其它杂质，清洗干净后，立即用压缩空气将导管、座体及钎料吹干；
步骤二：裁剪BAg71CuNiLi带状成品钎料，裁剪后的钎料有两种规格，第一种为条状钎料，第二种为正方形钎料；
条状钎料的宽度为3mm，条状钎料的长度为30mm，条状钎料数量为两条；正方形钎料的边长为8.5×8.5mm，正方形钎料数量为4或6片，在正方形钎料的中心冲圆孔，冲孔直径为φ5.5mm，在正方形钎料任意一边剪切开口；
步骤三：将裁剪好的条状钎料缠绕在导管两端头待焊处，条状钎料缠绕处距导管端头的尺寸距离为3mm，即导管插入座体的深度为3mm，再利用储能点焊将缠绕好的条状钎料固定在导管上；
步骤四：将导管与座体的上、下安装边孔进行装配，保证导管两端头待焊处的条状钎料与上、下安装边孔的孔边缘相接触；
步骤五：在导管的条状钎料缠绕处套装2或3片正方形钎料，再用储能点焊将正方形钎料固定在座体上，此时的正方形钎料在钎焊时作为钎料补偿，保证形成钎焊圆角，此时完成封严座组件的装配；
步骤六：将装配完成的封严座组件送入定位夹具内固定，然后将封严座组件连同定位夹具送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊结束封严座组件出炉，此时封严座组件的钎焊作业全部完成。
定位夹具由底盘、导管夹紧环、导管压紧块及可调支柱组成，封严座组件通过座体下安装边放置到底盘上，由可调支柱支撑座体的上安装边，导管上端由导管夹紧环固定，导管下端由导管压紧块固定。
封严座组件在真空炉内的钎焊工艺及参数控制如下：
①抽真空至压强小于0.01Pa后开始升温；
②以8℃/分钟的升温速率，将温度升至750℃，同时保温15分钟；
③向真空炉内通入氩气，使炉内压强升至500Pa；
④以5℃/分钟的升温速率，将温度升至920℃，同时保温12分钟，此过程实现钎焊；
⑤钎焊之后随炉降温至500℃，此时通入氩气并启动风扇进行快速风冷，冷却压强为1bar；
⑥待温度冷却至80℃以下，封严座组件即可出炉。
对出炉的封严座组件焊缝进行密封检验，在钎焊接头外露端表面涂白垩粉乳液，待白垩粉乳液干燥后，将上安装边孔进行封堵，然后由下安装边孔向导管内注满煤油与苏丹红混配的渗透液，并保持15分钟，干燥的白垩粉表面无渗漏的红色润迹，符合要求，同时检查座体上、下安装边的高度差仍为120.5mm，符合要求。
实施例二
封严座组件的座体为TC4的钛合金，导管为1Cr18Ni9Ti不锈钢，导管直径为φ5mm，导管的两端头插入座体上、下安装边孔的深度为3.5mm，座体上、下安装边的高度差为120.8mm。
钎焊过程中使用的真空炉型号为VBFV-300，设备工作温度为550～1350℃，温度均匀性为±5℃，其极限真空压力为0.001Pa。
所述上述封严座组件的钎焊方法，包括如下步骤：
步骤一：焊前准备
①准备一份BAg71CuNiLi带状成品钎料，钎料厚度为0.1mm，然后利用金刚砂纱布清理钎料表面的氧化膜，直至呈现金属光泽；
②利用金刚砂纱布清理导管的两端头待焊处的氧化膜，直至呈现金属光泽；
③检查导管的两端头与座体上、下安装边孔的配合间隙，配合间隙控制在0.1mm；
④将导管、座体及钎料均利用丙酮进行清洗，去除表面的油脂及其它杂质，清洗干净后，立即用压缩空气将导管、座体及钎料吹干；
步骤二：裁剪BAg71CuNiLi带状成品钎料，裁剪后的钎料有两种规格，第一种为条状钎料，第二种为正方形钎料；
条状钎料的宽度为3.5mm，条状钎料的长度为60mm，条状钎料数量为两条；正方形钎料的边长为9×9mm，正方形钎料数量为4或6片，在正方形钎料的中心冲圆孔，冲孔直径为φ6mm，在正方形钎料任意一边剪切开口；
步骤三：将裁剪好的条状钎料缠绕在导管两端头待焊处，条状钎料缠绕处距导管端头的尺寸距离为3.5mm，即导管插入座体的深度为3.5mm，再利用储能点焊将缠绕好的条状钎料固定在导管上；
步骤四：将导管与座体的上、下安装边孔进行装配，保证导管两端头待焊处的条状钎料与上、下安装边孔的孔边缘相接触；
步骤五：在导管的条状钎料缠绕处套装2或3片正方形钎料，再用储能点焊将正方形钎料固定在座体上，此时的正方形钎料在钎焊时作为钎料补偿，保证形成钎焊圆角，此时完成封严座组件的装配；
步骤六：将装配完成的封严座组件送入定位夹具内固定，然后将封严座组件连同定位夹具送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊结束封严座组件出炉，此时封严座组件的钎焊作业全部完成。
定位夹具由底盘、导管夹紧环、导管压紧块及可调支柱组成，封严座组件通过座体下安装边放置到底盘上，由可调支柱支撑座体的上安装边，导管上端由导管夹紧环固定，导管下端由导管压紧块固定。
封严座组件在真空炉内的钎焊工艺及参数控制如下：
①抽真空至压强小于0.01Pa后开始升温；
②以12℃/分钟的升温速率，将温度升至750℃，同时保温20分钟；
③向真空炉内通入氩气，使炉内压强升至1000Pa；
④以5℃/分钟的升温速率，将温度升至940℃，同时保温8分钟，此过程实现钎焊；
⑤钎焊之后随炉降温至500℃，此时通入氩气并启动风扇进行快速风冷，冷却压强为1bar；
⑥待温度冷却至80℃以下，封严座组件即可出炉。
对出炉的封严座组件焊缝进行密封检验，在钎焊接头外露端表面涂白垩粉乳液，待白垩粉乳液干燥后，将上安装边孔进行封堵，然后由下安装边孔向导管内注满煤油与苏丹红混配的渗透液，并保持15分钟，干燥的白垩粉表面无渗漏的红色润迹，符合要求，同时检查座体上、下安装边的高度差仍为120.8mm，符合要求。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种封严座组件的钎焊方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：焊前准备
①准备一份BAg71CuNiLi带状成品钎料，然后利用金刚砂纱布清理钎料表面的氧化膜，直至呈现金属光泽；
②利用金刚砂纱布清理导管的两端头待焊处的氧化膜，直至呈现金属光泽；
③检查导管的两端头与座体上、下安装边孔的配合间隙，配合间隙控制在0.03～0.1mm之间；
④将导管、座体及钎料均利用丙酮进行清洗，去除表面的油脂及其它杂质，清洗干净后，立即用压缩空气将导管、座体及钎料吹干；
步骤二：裁剪BAg71CuNiLi带状成品钎料，裁剪后的钎料有两种规格，第一种为条状钎料，第二种为正方形钎料；
步骤三：将裁剪好的条状钎料缠绕在导管两端头待焊处，条状钎料缠绕处距导管端头的尺寸距离，等于导管插入座体的深度，再利用储能点焊将缠绕好的条状钎料固定在导管上；
步骤四：将导管与座体的上、下安装边孔进行装配，保证导管两端头待焊处的条状钎料与上、下安装边孔的孔边缘相接触；
步骤五：在导管的条状钎料缠绕处套装正方形钎料，再用储能点焊将正方形钎料固定在座体上，此时的正方形钎料在钎焊时作为钎料补偿，保证形成钎焊圆角，此时完成封严座组件的装配；
步骤六：将装配完成的封严座组件送入定位夹具内固定，然后将封严座组件连同定位夹具送入真空炉内进行钎焊，直到钎焊结束封严座组件出炉。
2.根据权利要求1所述的一种封严座组件的钎焊方法，其特征在于：条状钎料的宽度为3～4mm，条状钎料的厚度为0.1mm，条状钎料的长度由导管待焊处的空间尺寸确定，条状钎料数量为两条；正方形钎料的边长比导管待焊处管体直径大3mm，正方形钎料数量为4或6片，在正方形钎料的中心冲圆孔，冲孔直径与导管待焊处缠绕条状钎料后的直径相等，在正方形钎料任意一边剪切开口。
3.根据权利要求1所述的一种封严座组件的钎焊方法，其特征在于：定位夹具由底盘、导管夹紧环、导管压紧块及可调支柱组成，封严座组件通过座体下安装边放置到底盘上，由可调支柱支撑座体的上安装边，导管上端由导管夹紧环固定，导管下端由导管压紧块固定。
4.根据权利要求1所述的一种封严座组件的钎焊方法，其特征在于：封严座组件在真空炉内的钎焊工艺及参数控制如下：
①抽真空至压强小于0.01Pa后开始升温；
②以8～12℃/分钟的升温速率，将温度升至750±10℃，同时保温15～20分钟；
③向真空炉内通入氩气，使炉内压强升至500～1000Pa；
④以5～10℃/分钟的升温速率，将温度升至930±10℃，同时保温8～12分钟，此过程实现钎焊；
⑤钎焊之后随炉降温至500±10℃，此时通入氩气并启动风扇进行快速风冷，冷却压强为1bar；
⑥待温度冷却至80℃以下，封严座组件即可出炉。
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