CN106493507B - 一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法 - Google Patents

一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，包括以下步骤：S1、打磨；S2、探伤检测；S3、清洗；S4、合金粉填充；S5、钎料填充；S6、涂止焊剂并烘干；S7、真空钎焊：首先抽真空至1.80×10‑2Pa以下，然后进行氩气分压至50～100Pa，升温至600～650℃，保温10～15min，再抽真空至8.0×10‑2Pa以下，升温至1150～1210℃，保温30～50min，钎焊，随炉冷至800～900℃，然后充氩气冷至50～100℃出炉，整个升温过程中，控制升温速率均为5～10℃/min；S8、型面恢复。

Description

一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法
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超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法。
背景技术
航空发动机超音速调节片是发动机尾部的重要热端部件，某型航空发动机超音速调节片由镍基高温合金ВЖЛ12У铸造而成。ВЖЛ12У是一种高铝、钛，低密度型的镍基高温合金，具有较高的高温强度、塑性和良好的工艺性。该超音速调节片长期工作在900℃左右的环境中工作，由于受到瞬时高温、低温交替变换引起的热应力和高压、燃气腐蚀等作用，导致叶片容易产生热疲劳裂纹而使叶片大量报废，报废率高达50％。超音速调节片ВЖЛ12У合金中铝、钛含量高，其焊接性较差，采用普通的氩弧焊方式进行修复时，由于热输入量大导致热影响区易产品焊接裂纹。目前，国内外尚无公开报道超音速调节片裂纹的修复方法，也无ВЖЛ12У镍基高温合金焊接的相关报道，因此需要一种修复裂纹区强度高、热输入量小不会引起热影响区开裂的修复方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种修复裂纹区强度高、热输入量小不会引起热影响区开裂的航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头对零件故障处进行打磨，直至缺陷处氧化物全部被打磨掉；
S2、探伤检测：对缺陷部位进行探伤检测裂纹，若仍存在裂纹，则重复步骤S1，若不存在裂纹，则进行步骤S3；
S3、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，直至打磨处无油、无脏物及多余物，确保去除任何可能影响钎焊的各种杂质；
S4、合金粉填充：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，合金粉体与ВЖЛ12У合金的成分、强度、塑性相近；
S5、钎料填充：在合金粉末涂敷膏状钎料，钎料比重为合金粉末的30～50％；
S6、涂止焊剂并烘干：在钎焊部位周围涂覆止焊剂，然后把零件放入150～200℃的烘箱中加热60～100min；
S7、真空钎焊：首先抽真空至1.80×10-2Pa以下，然后进行氩气分压至50～100Pa，升温至600～650℃，保温10～15min，再抽真空至8.0×10-2Pa以下，升温至1150～1210℃，保温30～50min，钎焊，随炉冷至800～900℃，然后充氩气冷至50～100℃出炉，整个升温过程中，控制升温速率均为5～10℃/min；
S8、型面恢复：对钎焊后零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。
步骤S1中，打磨缺陷处时，使得缺陷处呈V形槽结构。
步骤S2中，采用着色探伤的方式对零件上是否具有裂纹进行检测。
步骤S4中，合金粉体由以下重量份的组分组成：Co：10～12％；Cr：8～10％；W：10～12％；Ta：3～4.5％；Al：5～6％；Ni：余量。
步骤S5中，钎料选择低B、Si元素合金。
所述钎料由以下重量份的组分组成：Co：15～18％；B：2～3％；Ni：余量。
所述止焊剂为Vitta lAl Braz-stop。
本发明具有以下优点：
1、本发明在真空钎焊时，通过抽真空-氩气分压-升温-保温-再抽真空-再升温-再保温-钎焊，同时整个升温过程的升温速度在5～10℃/min之间，实现对零件进行均匀加热，避免了在焊接过程应力大而产生的焊接裂纹，焊接后测量焊接接头的高温强度可达到基材强度的98％。
2、本发明所采用的合金粉体与ВЖЛ12У合金的成分、强度、塑性相近，可广泛应用于ВЖЛ12У镍基高温合金铸造件的航空发动机超声速调节片裂纹的修理。
3、本发明所采用的钎料具有良好的润湿性、填缝性，能够提高零件的修复效果，使得修复合格率大幅度提升。
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】
一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头对零件故障处进行打磨，直至缺陷处氧化物全部被打磨掉，打磨缺陷处时，使得缺陷处呈V形槽结构；
S2、探伤检测：采用着色探伤的方式对缺陷部位进行探伤检测裂纹，若仍存在裂纹，则重复步骤S1，若不存在裂纹，则进行步骤S3；
S3、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，直至打磨处无油、无脏物及多余物，确保去除任何可能影响钎焊的各种杂质；
S4、合金粉填充：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，合金粉体与ВЖЛ12У合金的成分、强度、塑性相近，合金粉体由以下重量份的组分组成：Co：12％；Cr：8％；W：12％；Ta：3％；Al：6％；Ni：余量；粘接剂采用市售的Wall Colmonoy公司的Nicrobraz500Cement；
S5、钎料填充：在合金粉末涂敷膏状钎料，钎料选择低B、Si元素合金，所述钎料由以下重量份的组分组成：Co：18％；B：2％；Ni：余量，钎料比重为合金粉末的50％；
S6、涂止焊剂并烘干：在钎焊部位周围涂覆止焊剂，止焊剂为Vitta lAl Braz-stop，然后把零件放入150℃的烘箱中加热100min；
S7、真空钎焊：首先抽真空至1.80×10-2Pa以下，然后进行氩气分压至100Pa，升温至650℃，保温10min，再抽真空至8.0×10-2Pa以下，升温至1210℃，保温30min，钎焊，随炉冷至900℃，然后充氩气冷至100℃出炉，整个升温过程中，控制升温速率均为10℃/min；
S8、型面恢复：对钎焊后零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。
【实施例2】
一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头对零件故障处进行打磨，直至缺陷处氧化物全部被打磨掉，打磨缺陷处时，使得缺陷处呈V形槽结构；
S2、探伤检测：采用着色探伤的方式对缺陷部位进行探伤检测裂纹，若仍存在裂纹，则重复步骤S1，若不存在裂纹，则进行步骤S3；
S3、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，直至打磨处无油、无脏物及多余物，确保去除任何可能影响钎焊的各种杂质；
S4、合金粉填充：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，合金粉体与ВЖЛ12У合金的成分、强度、塑性相近，合金粉体由以下重量份的组分组成：Co：11％；Cr：9％；W：11％；Ta：3.7％；Al：5.5％；Ni：余量；粘接剂采用市售的WallColmonoy公司的Nicrobraz 500Cement；
S5、钎料填充：在合金粉末涂敷膏状钎料，钎料选择低B、Si元素合金，所述钎料由以下重量份的组分组成：Co：16.5％；B：2.5％；Ni：余量，钎料比重为合金粉末的40％；
S6、涂止焊剂并烘干：在钎焊部位周围涂覆止焊剂，止焊剂为Vitta lAl Braz-stop，然后把零件放入180℃的烘箱中加热80min；
S7、真空钎焊：首先抽真空至1.80×10-2Pa以下，然后进行氩气分压至75Pa，升温至625℃，保温12.5min，再抽真空至8.0×10-2Pa以下，升温至1180℃，保温40min，钎焊，随炉冷至850℃，然后充氩气冷至75℃出炉，整个升温过程中，控制升温速率均为8℃/min；
S8、型面恢复：对钎焊后零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。
【实施例3】
一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，包括以下步骤：
S1、打磨：用合金打磨头对零件故障处进行打磨，直至缺陷处氧化物全部被打磨掉，打磨缺陷处时，使得缺陷处呈V形槽结构；
S2、探伤检测：采用着色探伤的方式对缺陷部位进行探伤检测裂纹，若仍存在裂纹，则重复步骤S1，若不存在裂纹，则进行步骤S3；
S3、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，直至打磨处无油、无脏物及多余物，确保去除任何可能影响钎焊的各种杂质；
S4、合金粉填充：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，合金粉体与ВЖЛ12У合金的成分、强度、塑性相近，合金粉体由以下重量份的组分组成：Co：10％；Cr：10％；W：10％；Ta：4.5％；Al：5％；Ni：余量；粘接剂采用市售的WallColmonoy公司的Nicrobraz 500Cement；
S5、钎料填充：在合金粉末涂敷膏状钎料，钎料选择低B、Si元素合金，所述钎料由以下重量份的组分组成：Co：15％；B：3％；Ni：余量，钎料比重为合金粉末的30％；
S6、涂止焊剂并烘干：在钎焊部位周围涂覆止焊剂，止焊剂为Vitta lAl Braz-stop，然后把零件放入200℃的烘箱中加热60min；
S7、真空钎焊：首先抽真空至1.80×10-2Pa以下，然后进行氩气分压至50Pa，升温至600℃，保温15min，再抽真空至8.0×10-2Pa以下，升温至1150℃，保温50min，钎焊，随炉冷至800℃，然后充氩气冷至50℃出炉，整个升温过程中，控制升温速率均为5℃/min；
S8、型面恢复：对钎焊后零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。

Claims (6)

1.一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，包括S1、打磨：用合金打磨头对零件故障处进行打磨，直至缺陷处氧化物全部被打磨掉；S2、探伤检测：对缺陷部位进行探伤检测裂纹，若仍存在裂纹，则重复步骤S1，若不存在裂纹，则进行步骤S3；S3、清洗：对打磨处用丙酮进行清洗，直至打磨处无油、无脏物及多余物，确保去除任何可能影响钎焊的各种杂质；其特征在于：所述方法还包括以下步骤：
S4、合金粉填充：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，合金粉体与ВЖЛ12У合金的成分、强度、塑性相近；
S5、钎料填充：在合金粉末涂敷膏状钎料，钎料比重为合金粉末的30~50%；
S6、涂止焊剂并烘干：在钎焊部位周围涂覆止焊剂，然后把零件放入150~200 ℃的烘箱中加热60~100min；
S7、真空钎焊：首先抽真空至1.80×10-2 Pa以下，然后进行氩气分压至50~100Pa，升温至600~650℃，保温1~15 min，再抽真空至8.0×10-2Pa以下，升温至1150~1210℃，保温30~50min，钎焊，随炉冷至800~900℃，然后充氩气冷至50~100℃出炉，整个升温过程中，控制升温速率均为5~10 ℃/min；
S8、型面恢复：对钎焊后零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。
2.根据权利要求1所述一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，其特征在于：步骤S1中，打磨缺陷处时，使得缺陷处呈V形槽结构。
3.根据权利要求1所述一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，其特征在于：步骤S2中，采用着色探伤的方式对零件上是否具有裂纹进行检测。
4.根据权利要求1所述一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，其特征在于：步骤S4中，合金粉体由以下重量份的组分组成：Co：10~12 %；Cr：8~10 %；W：10~12%；Ta：3~4.5 %；Al：5~6 %；Ni：余量。
5.根据权利要求1所述一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，其特征在于：步骤S5中，钎料选择低B、Si元素合金。
6.根据权利要求5所述一种航空发动机超音速调节片裂纹的真空钎焊修理方法，其特征在于：所述钎料由以下重量份的组分组成：Co：15~18 %；B：2~3 %；Ni：余量。
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