CN106493506B - 一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法 - Google Patents

一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，包括以下步骤：S1、打磨；S2、清洗；S3、定位片定位；S4、合金粉末填充：用‑100～+325目的混合有粘接剂的合金粉末填充打磨区之间的间隙，合金粉末的材料与钴基高温合金零部件的材料相同或相近，填充高度超过钴基高温合金零部件表面1～5mm；S5、钎料填充；S6、烘干；S7、真空钎焊：首先升温至600～800℃，保温10～30min，然后调整温度至1100～1180℃，保温1～2h钎焊，随炉冷至800～900℃，然后充800～1500mbar氩气冷至50～100℃出炉；S8、型面加工；S9、焊后检查。

Description

一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法
技术领域
本发明涉及航空发动机维修领域，特别是一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法。
背景技术
钴基高温合金是一种具有比镍基合金更高熔点、更优异的抗热腐蚀性能、热疲劳性能、抗蠕变性能及焊接性能，因此特别适合在更高推重比航空发动机上应用，如涡轮导向器、涡轮叶片等。
某型航空发动机高压涡轮导向器叶片采用的是钴基高温合金，该导向器叶片长期工作在900℃以上的环境中，由于受到高温、高压、燃气腐蚀等作用及温度不均匀引起的热应力和热应变，导致叶片容易产生热疲劳裂纹而使得叶片大量报废。导向器叶片材料为K640铸造钴基高温合金，可焊接性较好；由于该导向器叶片一个大修周期后出现大量穿透性裂纹和大间隙裂纹，采用普通的熔焊技术无法修理，导致该叶片报废。国内外尚无公开报道该钴基高温合金零件的修理方法，因此需要一种该类高温合金零件的修复方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头以1000～1500rpm的速度对零件故障处进行打磨，将缺陷处氧化物全部排除且打磨成“V”形槽；
S2、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，至打磨处无油、无脏物及多余物，清洗时间为30～60min；
S3、定位片定位：将定位片通过点焊的方式固定在穿透性裂纹一侧或钎料易漏走部位，以防止钎料熔化时填充零件不需要钎焊部位；
S4、合金粉末填充：用-100～+325目的混合有粘接剂的合金粉末填充打磨区之间的间隙，合金粉末的材料与钴基高温合金零部件的材料相同或相近，填充高度超过钴基高温合金零部件表面1～5mm；
S5、钎料填充：在合金粉末上涂敷混合有粘接剂的-100～+325目粉末钎料，钎料为合金粉末重量比的30～60%，然后在合金粉末烧结周围涂敷止焊剂；
S6、烘干：将准备好的钴基高温合金零部件放入70～150℃的烘箱中加热5～10h；
S7、真空钎焊：首先升温至600～800℃，保温10～30min，然后调整温度至1100～1180℃，保温1～2h钎焊，随炉冷至800～900℃，然后充800～1500mbar氩气冷至50～100℃出炉；
S8、型面加工：对钎焊后钴基高温合金零部件的修复部位进行打磨修型，使修复部位的型面尺寸恢复到修复前的尺寸；
S9、焊后检查：修复后的钴基高温合金零部件进行X光、荧光检查，若符合钎焊质量检验标准即修复完毕，若不符合钎焊质量检验标准，再重复步骤S1～S8。
步骤S1中，打磨时，对于穿透性裂纹缺陷预留0.2mm的基体。
步骤S4中，粘接剂与合金粉末的重量比为1：24～3：17。
步骤S7中，整个钎焊升温、保温过程中真空压力小于8.0*10-2Pa，升温速率均为5～20℃/min。
步骤S9后，对符合钎焊质量检验标准的钴基高温合金零部件还包括修复后叶片长试考核的步骤：对修复后的钴基高温合金零部件随机抽取3件进行长期试车试验，长试后，钎焊修复区域均未发生开裂现象，通过长试考核。
本发明具有以下优点：
1、解决了采用常规熔焊技术不能修复的此类零部件的问题，修复效果好，使得该零部件能够再次使用，降低零件报废率，缩减成本。
2、将缺陷处打磨成V形坡口，并将混合有粘接剂的合金粉末填充在该坡口内，合金粉末与缺陷坡口之间的渗透面更大，更容易结合，提高修复质量。
3、合金粉末采用与钴基高温合金零部件的材料相同或相近的合金材料，再结合更合理的钎焊技术，修复后的叶片，合格率大幅度提升。
4、对于批量修复的钴基高温合金零部件，对修复后检验合格的零部件再随机抽取3件进行长试考核，确保该批修复的钴基高温合金零部件符合实际使用工况。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
【实施例1】：
一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头以1500rpm的速度对零件故障处进行打磨，将缺陷处氧化物全部排除且打磨成“V”形槽，对于穿透性裂纹缺陷预留0.2mm的基体；
S2、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，至打磨处无油、无脏物及多余物，清洗时间为60min；
S3、定位片定位：将定位片通过点焊的方式固定在穿透性裂纹一侧或钎料易漏走部位，以防止钎料熔化时填充零件不需要钎焊部位；
S4、合金粉末填充：用-100～+325目（能过100目筛，但不能过325目筛，即在100目至325目之间的粉体）的混合有粘接剂的合金粉末填充打磨区之间的间隙，合金粉末的材料与钴基高温合金零部件的材料相同或相近，在本实施例中，合金粉末选用Co24Cr10Ni7W3.5Ta0.6C，粘接剂采用市售的Wall Colmonoy公司的Nicrobraz 500Cement，填充高度超过钴基高温合金零部件表面1mm，粘接剂与合金粉末的重量比为3：17；
S5、钎料填充：在合金粉末上涂敷混合有粘接剂的-100～+325目粉末钎料，在本实施例中，钎料采用具有良好的润湿性和填缝性能的钎料粉体，例如：Ni15Cr3B，钎料为合金粉末重量比的60%，然后在合金粉末烧结周围涂敷止焊剂，止焊剂为VittalAl Braz-stop；
S6、烘干：将准备好的钴基高温合金零部件放入150℃的烘箱中加热5h；
S7、真空钎焊：首先升温至800℃，保温10min，然后调整温度至1180℃，保温1h钎焊，随炉冷至900℃，然后充800mbar氩气冷至100℃出炉，整个钎焊升温、保温过程中真空压力小于8.0*10-2Pa，升温速率均为20℃/min；
S8、型面加工：对钎焊后钴基高温合金零部件的修复部位进行打磨修型，使修复部位的型面尺寸恢复到修复前的尺寸；
S9、焊后检查：修复后的钴基高温合金零部件进行X光、荧光检查，若符合钎焊质量检验标准即修复完毕，若不符合钎焊质量检验标准，再重复步骤S1～S8。
对符合钎焊质量检验标准的钴基高温合金零部件还包括修复后叶片长试考核的步骤：对修复后的钴基高温合金零部件随机抽取3件进行长期试车试验，长试后，钎焊修复区域均未发生开裂现象，通过了长试考核。
【实施例2】：
一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头以1200rpm的速度对零件故障处进行打磨，将缺陷处氧化物全部排除且打磨成“V”形槽，对于穿透性裂纹缺陷预留0.2mm的基体；
S2、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，至打磨处无油、无脏物及多余物，清洗时间为45min；
S3、定位片定位：将定位片通过点焊的方式固定在穿透性裂纹一侧或钎料易漏走部位，以防止钎料熔化时填充零件不需要钎焊部位；
S4、合金粉末填充：用-100～+325目的混合有粘接剂的合金粉末填充打磨区之间的间隙，合金粉末的材料与钴基高温合金零部件的材料相同或相近，在本实施例中，合金粉末选用Co25.5Cr10.5Ni7.5W0.5C，粘接剂采用市售的Wall Colmonoy公司的Nicrobraz500Cement，填充高度超过钴基高温合金零部件表面3mm，粘接剂与合金粉末的重量比为2：20；
S5、钎料填充：在合金粉末上涂敷混合有粘接剂的-100～+325目粉末钎料，在本实施例中，钎料采用具有良好的润湿性和填缝性能的钎料粉体，例如：Ni7Cr4.5Si3Fe3B，钎料为合金粉末重量比的45%，然后在合金粉末烧结周围涂敷止焊剂，止焊剂为VittalAl Braz-stop；
S6、烘干：将准备好的钴基高温合金零部件放入110℃的烘箱中加热7.5h；
S7、真空钎焊：首先升温至700℃，保温20min，然后调整温度至1140℃，保温1.5h钎焊，随炉冷至850℃，然后充1150mbar氩气冷至75℃出炉，整个钎焊升温、保温过程中真空压力小于8.0*10-2Pa，升温速率均为12.5℃/min；
S8、型面加工：对钎焊后钴基高温合金零部件的修复部位进行打磨修型，使修复部位的型面尺寸恢复到修复前的尺寸；
S9、焊后检查：修复后的钴基高温合金零部件进行X光、荧光检查，若符合钎焊质量检验标准即修复完毕，若不符合钎焊质量检验标准，再重复步骤S1～S8。
对符合钎焊质量检验标准的钴基高温合金零部件还包括修复后叶片长试考核的步骤：对修复后的钴基高温合金零部件随机抽取3件进行长期试车试验，长试后，钎焊修复区域均未发生开裂现象，通过了长试考核。
【实施例3】：
一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头以1000rpm的速度对零件故障处进行打磨，将缺陷处氧化物全部排除且打磨成“V”形槽，对于穿透性裂纹缺陷预留0.2mm的基体；
S2、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，至打磨处无油、无脏物及多余物，清洗时间为30min；
S3、定位片定位：将定位片通过点焊的方式固定在穿透性裂纹一侧或钎料易漏走部位，以防止钎料熔化时填充零件不需要钎焊部位；
S4、合金粉末填充：用-100～+325目的混合有粘接剂的合金粉末填充打磨区之间的间隙，合金粉末的材料与钴基高温合金零部件的材料相同或相近，在本实施例中，合金粉末选用Co25.5Cr10.5Ni7.5W0.5C，粘接剂采用市售的Wall Colmonoy公司的Nicrobraz500Cement，填充高度超过钴基高温合金零部件表面5mm，粘接剂与合金粉末的重量比为1：24；
S5、钎料填充：在合金粉末上涂敷混合有粘接剂的-100～+325目粉末钎料，在本实施例中，钎料采用具有良好的润湿性和填缝性能的钎料粉体，例如：Ni3.2B4.5Si，钎料为合金粉末重量比的30%，然后在合金粉末烧结周围涂敷止焊剂，止焊剂为VittalAl Braz-stop；
S6、烘干：将准备好的钴基高温合金零部件放入70℃的烘箱中加热10h；
S7、真空钎焊：首先升温至600℃，保温30min，然后调整温度至1100℃，保温2h钎焊，随炉冷至800℃，然后充1500mbar氩气冷至50℃出炉，整个钎焊升温、保温过程中真空压力小于8.0*10-2Pa，升温速率均为5℃/min；
S8、型面加工：对钎焊后钴基高温合金零部件的修复部位进行打磨修型，使修复部位的型面尺寸恢复到修复前的尺寸；
S9、焊后检查：修复后的钴基高温合金零部件进行X光、荧光检查，若符合钎焊质量检验标准即修复完毕，若不符合钎焊质量检验标准，再重复步骤S1～S8。
对符合钎焊质量检验标准的钴基高温合金零部件还包括修复后叶片长试考核的步骤：对修复后的钴基高温合金零部件随机抽取3件进行长期试车试验，长试后，钎焊修复区域均未发生开裂现象，通过了长试考核。

Claims (5)

1.一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，采用真空钎焊进行修复，其特征在于：包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头以1000～1500rpm的速度对零件故障处进行打磨，将缺陷处氧化物全部排除且打磨成“V”形槽；
S2、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，至打磨处无油、无脏物及多余物，清洗时间为30～60min；
S3、定位片定位：将定位片通过点焊的方式固定在穿透性裂纹一侧或钎料易漏走部位，以防止钎料熔化时填充零件不需要钎焊部位；
S4、合金粉末填充：用-100～+325目的混合有粘接剂的合金粉末填充打磨区之间的间隙，合金粉末的材料与钴基高温合金零部件的材料相同或相近，填充高度超过钴基高温合金零部件表面1～5mm；
S5、钎料填充：在合金粉末上涂敷混合有粘接剂的-100～+325目粉末钎料，钎料为合金粉末重量比的30～60%，然后在合金粉末烧结周围涂敷止焊剂；
S6、烘干：将准备好的钴基高温合金零部件放入70～150℃的烘箱中加热5～10h；
S7、真空钎焊：首先升温至600～800℃，保温10～30min，然后调整温度至1100～1180℃，保温1～2h钎焊，随炉冷至800～900℃，然后充800～1500mbar氩气冷至50～100℃出炉；
S8、型面加工：对钎焊后钴基高温合金零部件的修复部位进行打磨修型，使修复部位的型面尺寸恢复到修复前的尺寸；
S9、焊后检查：修复后的钴基高温合金零部件进行X光、荧光检查，若符合钎焊质量检验标准即修复完毕，若不符合钎焊质量检验标准，再重复步骤S1～S8。
2.根据权利要求1所述一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，其特征在于：步骤S1中，打磨时，对于穿透性裂纹缺陷预留0.2mm的基体。
3.根据权利要求1所述一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，其特征在于：步骤S4中，粘接剂与合金粉末的重量比为1：24～3：17。
4.根据权利要求1所述一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，其特征在于：步骤S7中，整个钎焊升温、保温过程中真空压力小于8.0*10-2Pa，升温速率均为5～20℃/min。
5.根据权利要求1所述一种航空发动机钴基高温合金零部件故障钎焊修理方法，其特征在于：步骤S9后，对符合钎焊质量检验标准的钴基高温合金零部件还包括修复后叶片长试考核的步骤：对修复后的钴基高温合金零部件随机抽取3件进行长期试车试验，长试后，钎焊修复区域均未发生开裂现象，通过长试考核。
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