CN110293331A - 一种片状复合钎料及其制备方法和应用及采用其焊接叶片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片状复合钎料及其制备方法和应用及采用其焊接叶片的方法。由碳化钨、钎料和粘接剂按规定比例搅拌成混合粉后，通过压制成片后，稳定固化，形成具有一定强度的片状复合钎料；片状复合钎料，规格尺寸一致，每件叶片上的熔覆量能够保证是一致的，产品加工的稳定性和质量均有大幅提升；片状复合钎料片作为固态片状体，可随取随用，不再需要现场调配膏状复合钎料，可大幅提高了叶片焊前准备的工作效率。通过自动化设备的配合，实现了片状复合钎料片的熔化，避免了手工操作对熔覆材料造成污染影响焊接熔覆质量的问题，实现焊接的高效自动化。

Description

一种片状复合钎料及其制备方法和应用及采用其焊接叶片的 方法

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种片状复合钎料及其制备方法和应用及采用其焊接叶片的方法。

背景技术

目前国内叶片阻尼台毗邻面耐磨层熔覆材料是碳化钨颗粒与钛基钎料的混合物，焊接熔覆前，将碳化钨和钎料按照规定比例搅拌成混合粉，经专用粘接剂将混合粉调制成膏状，然后操作人员用双手将膏状熔覆材料按照规定范围涂涅在叶片阻尼台毗邻面上，待膏状涂涅物晾干后，再进行叶片焊接熔覆，上述操作均为操作人员手工操作，每个叶片的涂涅量人为控制，捏覆形状无一致性可言，每件叶片熔覆量一致性差，损耗多，对产品加工的稳定性和质量均有影响；且手工操作对熔覆材料具有一定的污染，影响焊接熔覆质量。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种片状复合钎料的制备方法，将碳化钨、钎料和粘接剂的混合物制备成片状材料体，保证每个规格的片状复合钎料成分和状态是一致的。

本发明的目的之二在于提供一种片状复合钎料，该复合钎料为固态片状体，可实现自动化高效焊接生产。

本发明的目的之三在于提供片状复合钎料在叶片焊接方面的应用。

本发明的目的之四在于提供一种采用片状复合钎料焊接叶片的方法，替代了传统手工涂涅混合粉过程，实现焊接的自动化。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种片状复合钎料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、材料混合搅拌

取碳化钨、钎料和粘结剂，将碳化钨和钎料混合后，再加入粘接剂，混合搅拌，形成材料混合物；

步骤二、压制

取材料混合物进行压制，得到成型复合钎料片；

步骤三、干燥

将成型复合钎料片置真空状态下，在100～120℃温度环境下，干燥后得到片状复合钎料。

进一步，碳化钨、钎料和粘结剂按照质量百分比计算，配比如下：

碳化钨45％～55％，钎料45％～55％，粘接剂占碳化钨和钎料混合后总质量的3％～5％。

进一步，碳化钨的粒度范围为-60目～+80目。

进一步，钎料为B-Ti57CuZrNi-S，粒度≤150μm，熔化温度为910～920℃。

进一步，粘接剂由化学溶剂稀释聚甲基丙烯酸丁酯制成。

进一步，化学溶剂采用由二甲苯、丙酮和醋酸丁酯混合的混合物。

进一步，所述成型复合钎料片根据不同规格叶片的尺寸压制成相应的尺寸。

本发明还公开了采用上述制备方法制备的片状复合钎料，其抗折力不小于0.8kg。

本发明还公开了所述片状复合钎料应用于叶片焊接。

本发明还公开了采用所述片状复合钎料焊接叶片的方法，具体包括以下步骤：

1)焊接前，机械手将叶片运抵至工位上，通过机械装置在叶片阻尼台毗邻面上滴注粘接剂，机械手将片状复合钎料放置于叶片阻尼台毗邻面上，然后吹干粘接剂，完成涂覆材料准备；

2)再通过机械手将叶片阻尼台置于真空环境的感应圈内，对叶片阻尼台毗邻面和片状复合钎料进行加热，片状复合钎料中的钎料熔化后，在毗邻面上形成包裹和桥接碳化钨的耐磨熔覆层。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的片状复合钎料的制备方法，由碳化钨、钎料和粘接剂按规定比例搅拌成混合粉后，通过压制成片后，在100～120℃温度下稳定固化，形成具有一定强度的片状复合钎料。采用100～120℃是由于温度过低干燥时间会增加，温度过高又会存在钎料被氧化的风险；压制过程中，该片状复合钎料可对应不同规格叶片制成相应适焊的尺寸，且每个规格的片状复合钎料成分、状态是一致的；在抽真空状态下烘干，防止钎料被氧化，保证了制备的片状复合钎料的可焊接性。

本发明公开的片状复合钎料，可制成不同规格尺寸，成分一致，尺寸和形状一致性高，每件叶片上的熔覆量能够保证是一致的，产品加工的稳定性和质量均有大幅提升；同时，片状复合钎料片作为固态片状体，可储存，随取随用，不再需要现场调配膏状复合钎料，可大幅提高了叶片焊前准备的工作效率。

本发明还公开了所述片状复合钎料在叶片焊接方面的应用，可应用于我国军用三代航空发动机和大涵道比航空发动机的风扇叶片阻尼台毗邻面耐磨层焊接，提高了叶片焊接的质量，提升了发动机的制造水平；还也可应用于民用航空发动机、大型发电机的叶片焊接。

本发明公开的采用该片状复合钎料片焊接叶片的方法，通过自动化设备的配合，完成涂覆材料的准备，实现了片状复合钎料片的熔化，替代了原焊接熔覆现场的手工调配与涂涅混合粉过程，避免了手工操作对熔覆材料造成污染影响焊接熔覆质量的问题，焊接实现自动化，效率高，提高了焊接的过程控制水平，减少人为因素对焊接过程的影响，操作方便，大幅提高了叶片焊前准备的工作效率，提升了成本和环境安全控制水平，过程控制一致，产品加工的稳定性和质量均有大幅提升。

附图说明

图1为本发明的片状复合钎料片的加工工艺流程图；

图2为本发明钎料与碳化钨粉状混合实物图；

图3为本发明制备的片状复合钎料实物图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，本发明的片状复合钎料，由碳化钨、钎料和粘结剂混合后，再经过压制和干燥，最终制备得到。然后经几何检验、物理检验和化学检验，几何检验用于检测制得的成品的外形尺寸，物理检验用于检验成品的强度，化学检验用于检验其成分，达到要求后，再清洁处理，通过成品检验合格后，采用真空包装，最终入库保存。成品强度通过抗折力来体现，抗折力要求不小于0.8kg。

本发明采用创新工艺制备出一种片状复合钎料，该片状复合钎料是由碳化钨、钛基钎料和粘接剂混合后压制成型的片状材料体。使用该复合钎料片可实现自动化高效焊接生产，大幅提升焊接产品的一致性，是保证产品质量的重要改进办法之一。

本发明的片状复合钎料是一种固态片状体，是由碳化钨、钎料和粘接剂按一定比例搅拌成混合粉后，装入专用压制模具，通过压力机压制成片后，在烘箱内按照规定时间和温度稳定固化，形成具有一定强度的片状复合钎料。

实施例1

一种片状复合钎料的制备方法，具体包括以下步骤：

1、材料准备

1)碳化钨准备：准备粉态铸造碳化钨，在真空烘干箱内，真空度6Pa氛围下，在温度60℃的条件下烘干1小时；

2)钎料准备：钎料采用熔化温度为910～920℃的B-Ti57CuZrNi-S粉末，在真空烘干箱内，真空度6Pa氛围下，在温度为60℃的条件下烘干1小时；

3)粘接剂准备：采用二甲苯、丙酮和醋酸丁酯的混合物稀释聚甲基丙烯酸丁酯，使聚甲基丙烯酸丁酯溶解，制成专用粘接剂。

按照质量百分比计算，二甲苯占40％，丙酮占30％，醋酸丁酯占30％。

2、材料混合搅拌：

按照质量百分比计算，首先取45％碳化钨和55％钎料放入V型混料机内，按照120转/分的转速，转动混合18小时，如图2所示，得到碳化钨和钎料的混合物，再按照碳化钨和钎料混合后总质量的3％加入粘接剂，在V型混料机上，按照120转/分的转速，再转动混合3小时得到材料混合物。

3、压制

根据所需钎料片的规格尺寸，取适量湿的材料混合物均匀放入压片机上的专用钎料片压制模具中，开机进行压制。

4、干燥

脱模后将压制成型的复合钎料片置于专用真空烘干箱中的托盘上，烘干箱抽真空至5Pa，在120℃温度下，烘干6小时，最终制备得到如图3所示的片状复合钎料，其抗折力为0.97kg。

实施例2

一种片状复合钎料的制备方法，具体包括以下步骤：

1、材料准备

1)碳化钨准备：准备粉态铸造碳化钨，在真空烘干箱内，真空度6Pa氛围下，温度60℃烘干1小时；

2)钎料准备：钎料采用B-Ti57CuZrNi-S粉末，在真空烘干箱内，真空度6Pa氛围下，在温度60℃的条件下烘干1小时；

3)粘接剂准备：采用二甲苯、丙酮和醋酸丁酯的混合物稀释聚甲基丙烯酸丁酯，使聚甲基丙烯酸丁酯溶解，制成专用粘接剂。

按照质量百分比计算，二甲苯占40％，丙酮占30％，醋酸丁酯占30％。

2、材料混合搅拌：

按照质量百分比计算，首先取50％碳化钨和50％钎料放入V型混料机内，按照120转/分的转速，转动混合18小时，如图2所示，得到碳化钨和钎料的混合物，再按照碳化钨和钎料混合后总质量的4％加入粘接剂，在V型混料机上，按照120转/分的转速，再转动混合3小时得到材料混合物。

3、压制

根据所需钎料片的规格尺寸，取适量湿的材料混合物均匀放入压片机上的专用钎料片压制模具中，开机进行压制。

4、干燥

脱模后将压制成型的复合钎料片置于专用真空烘干箱中的托盘上，烘干箱抽真空至4Pa，在110℃温度下，烘干7小时，最终制备得到如图3所示的片状复合钎料，其抗折力为0.94kg。

实施例3

如图1所示，一种片状复合钎料的制备方法，具体包括以下步骤：

1、材料准备

1)碳化钨准备：准备粉态铸造碳化钨，在真空烘干箱内，真空度6Pa氛围下，在温度60℃的条件下烘干1小时；

2)钎料准备：钎料采用B-Ti57CuZrNi-S粉末，在真空烘干箱内，真空度6Pa氛围下，在温度60℃的条件下烘干1小时；

3)粘接剂准备：采用二甲苯、丙酮和醋酸丁酯的混合物稀释聚甲基丙烯酸丁酯，使聚甲基丙烯酸丁酯溶解，制成专用粘接剂。

按照质量百分比计算，二甲苯占40％，丙酮占30％，醋酸丁酯占30％。

2、材料混合搅拌：

按照质量百分比计算，首先取55％碳化钨和45％钎料放入V型混料机内，按照120转/分的转速，转动混合18小时，如图2所示，得到碳化钨和钎料的混合物，再按照碳化钨和钎料混合后总质量的5％加入粘接剂，在V型混料机上，按照120转/分的转速，再转动混合3小时得到材料混合物。

3、压制

根据所需钎料片的规格尺寸，取适量湿的材料混合物均匀放入压片机上的专用钎料片压制模具中，开机进行压制。

4、干燥

脱模后将压制成型的复合钎料片置于专用真空烘干箱中的托盘上，烘干箱抽真空至6Pa，在100℃温度下，烘干8小时，最终制备得到如图3所示的片状复合钎料，其抗折力为0.95kg。

碳化钨粉态粒度范围一般为-60目～+80目，钎料粒度≤150μm。

在烘干的过程中，二甲苯、丙酮和醋酸丁酯会挥发掉，最终的片状复合钎料中不含有二甲苯、丙酮和醋酸丁酯；在抽真空状态下对压制成型的复合钎料片进行烘干，防止钎料被氧化。

本发明制备的片状复合钎料，可按规定的厚度和长度加工，适应转子叶片毗邻面尺寸要求，可对应不同规格转子叶片加工成不同规格尺寸，且每个规格的片状复合钎料成分、状态是一致的，具有很好的可焊性。本发明替代了原焊接熔覆现场的手工调配与涂涅混合粉过程，焊接前，机械手自动将叶片运抵至工位上，通过机械装置在叶片阻尼台毗邻面上滴注薄薄一层液态的粘接剂后，另一只机械手将片状复合钎料放置于阻尼台毗邻面上，在线热风吹干粘接剂后完成焊前熔覆材料准备；再通过机械传动和机械手将叶片阻尼台置于真空充氩环境的感应圈内，对叶片阻尼台毗邻面和片状复合钎料进行加热，片状复合钎料中的钎料熔化后，在毗邻面上形成包裹和桥接碳化钨的耐磨熔覆层。片状复合钎料的应用，实现了焊接的自动化，提高了焊接效率，且不会对熔覆材料造成污染，大幅提升焊接产品的一致性，焊接熔覆质量高。

实现高频感应自动化焊接发动机转子叶片阻尼台耐磨层是提高产品质量和适应大批量生产的重要手段，本发明的片状复合钎料是实现叶片阻尼台耐磨层自动化焊接的重要材料和环节之一。

本发明的片状复合钎料实现了航空发动机转子叶片阻尼台毗邻面耐磨层自动化焊接，该钎料片技术可推广应用于航空发动机的风扇叶片阻尼台毗邻面耐磨层焊接，提高了叶片焊接的质量，提升了发动机的制造水平。本技术也可应用于大型发电机的叶片焊接。

Claims (10)

1.一种片状复合钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、材料混合搅拌

取碳化钨、钎料和粘结剂，将碳化钨和钎料混合后，再加入粘接剂，混合搅拌，形成材料混合物；

步骤二、压制

取材料混合物进行压制，得到成型复合钎料片；

步骤三、干燥

将成型复合钎料片置真空状态下，在100～120℃温度环境下，干燥后得到片状复合钎料。

2.根据权利要求1所述的片状复合钎料的制备方法，其特征在于，碳化钨、钎料和粘结剂按照质量百分比计算，配比如下：

碳化钨45％～55％，钎料45％～55％，粘接剂占碳化钨和钎料混合后总质量的3％～5％。

3.根据权利要求1所述的片状复合钎料的制备方法，其特征在于，碳化钨的粒度范围为-60目～+80目。

4.根据权利要求1所述的片状复合钎料的制备方法，其特征在于，钎料为B-Ti57CuZrNi-S，粒度≤150μm，熔化温度为910～920℃。

5.根据权利要求1所述的片状复合钎料的制备方法，其特征在于，粘接剂由化学溶剂稀释聚甲基丙烯酸丁酯制成。

6.根据权利要求5所述的片状复合钎料的制备方法，其特征在于，化学溶剂采用由二甲苯、丙酮和醋酸丁酯混合的混合物。

7.根据权利要求1所述的片状复合钎料的制备方法，其特征在于，所述成型复合钎料片根据不同规格叶片的尺寸压制成相应的尺寸。

8.权利要求1～7任意一项所述制备方法制备的片状复合钎料，其特征在于，其抗折力不小于0.8kg。

9.权利要求8所述片状复合钎料应用于叶片焊接。

10.采用权利要求8所述片状复合钎料焊接叶片的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)焊接前，机械手将叶片运抵至工位上，通过机械装置在叶片阻尼台毗邻面上滴注粘接剂，机械手将片状复合钎料放置于叶片阻尼台毗邻面上，然后吹干粘接剂，完成涂覆材料准备；

2)再通过机械手将叶片阻尼台置于真空环境的感应圈内，对叶片阻尼台毗邻面和片状复合钎料进行加热，片状复合钎料中的钎料熔化后，在毗邻面上形成包裹和桥接碳化钨的耐磨熔覆层。