CN111230247B - 一种宽间隙钎焊焊缝控形方法 - Google Patents

一种宽间隙钎焊焊缝控形方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，具体包括以下步骤：步骤1：零件的初步处理，步骤2：配置并准备各种材料，步骤3：材料的后续处理，步骤7：正式操作，步骤8：焊接焊缝的清理检测，本发明涉及焊缝控形技术领域。该宽间隙钎焊焊缝控形方法，具有阻流效果的粉末包埋钎焊部位，能够有效阻止钎料漫流和滴落，并隔绝钎焊炉中有害气体，能够对焊缝部位起到良好的保护作用，防止钎焊部位高温氧化，该种粉末不与钎焊材料发生烧结，在产品钎焊出炉后可快速清理，完全摆脱点焊托片在焊接时生成的焊缝，因为不使用托片，而且有效的避免了对托片进行打磨的后续处理，另外完全不用考虑因为填料困难导致的焊接质量问题。

Description

一种宽间隙钎焊焊缝控形方法
技术领域
本发明涉及焊缝控形技术领域，具体为一种宽间隙钎焊焊缝控形方法。
背景技术
航空发动机经过百余年的发展已经发展成为可靠性极高的成熟产品，正在使用的航空发动机包括涡轮喷气/涡轮风扇发动机、涡轮轴/涡轮螺旋桨发动机、冲压式发动机和活塞式发动机等多种类型，不仅作为各种用途的军民用飞机、无人机和巡航导弹动力，而且利用航空发动机派生发展的燃气轮机还被广泛用于地面发电、船用动力、移动电站、天然气和石油管线泵站等领域。现代航空发动机、燃气轮机等高温工况下服役的热端部件，如高压涡轮导向器叶片在使用过程中部分会在寿命周期内出现裂纹、烧蚀等故障，为了节约修理成本，一般采用宽间隙钎焊技术进行修复。宽间隙钎焊技术是一种常用于修复铸造高温合金的先进焊接技术，它是将零件待修复区填充骨架材料和钎料后，在真空炉中用钎料熔化后填充间隙并与骨架材料和基体材料分别扩散形成冶金结合的一种修复方法。
宽间隙钎焊过程中，由于钎焊间隙较大，需要涂覆骨架材料来完全填充待修复间隙，然后在骨架材料表面涂覆一定量的钎料，当加热温度达到钎焊温度时，钎料熔化并扩散至骨架材料与基体之中，使得骨架材料与基体形成冶金结合，已达到修复的目的。骨架材料、钎料涂覆后，在钎焊温度保温时，容易发生钎料漫流、掉落，并且钎焊部位容易在高温下氧化，传统固定骨架材料、钎料的方式为点焊托片，但采用常规的点焊托片,点焊托片会形成点焊焊缝，损伤零件基体材料，点焊的托片还需要打磨去除，费时费力。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，解决了骨架材料、钎料涂覆后，在钎焊温度保温时，容易发生钎料漫流、掉落，并且钎焊部位容易在高温下氧化，传统固定骨架材料、钎料的方式为点焊托片，但采用常规的点焊托片,点焊托片会形成点焊焊缝，损伤零件基体材料，点焊的托片还需要打磨去除，费时费力的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，具体包括以下步骤：
步骤1：零件的初步处理；打磨完全去除零件表面的裂纹、烧蚀缺陷，打磨完成后确定打磨部位缺陷已完全排除，清洗打磨部位，保证钎焊部位无荧光液、油污等污染物残留；
步骤2：配置并准备各种材料：分别配置骨架材料、钎料与胶粘剂的混合物，首先涂敷骨架材料，保证骨架材料填充满打磨坡口并高出表面2mm，再涂敷钎料，保证钎料均匀的覆盖骨架材料；
步骤3：材料的后续处理：当上述骨架材料、钎料涂敷完成后，晾干25min，准备一个专用的零件载物盘；
步骤4：盘底粉末的处理：在盘底平铺一层氧化铝-氧化钛粉末，接着将零件轻放置于载物盘内，零件应稳固放置，且钎料涂敷部位正面朝上；
步骤5：其他部位的粉末处理：用氧化铝-氧化钛粉末完全填充、覆盖钎料涂敷部位，若零件形状较为复杂，钎料涂敷部位在夹腔内部，用粉末完全填充满夹腔；
步骤6：粉末覆盖后的夯实处理：覆盖完毕，轻轻振动载物盘，振动完毕后，填充部位出现空隙的再次用氧化铝-氧化钛粉末覆盖，并振动载物盘，如此往复三次；
步骤7：正式操作：开启钎焊炉，将载物盘放置于加热炉体内部，进行钎焊；
步骤8：焊接焊缝的清理检测：钎焊结束后，将载物盘从炉体内部拿出，用干净毛刷清理零件表面的氧化铝-氧化钛粉末，检查零件钎焊焊缝成形情况。
优选的，所述步骤1中，打磨完成后采用荧光探伤的方式对裂纹和缺陷进行检查。
优选的，所述步骤1中，工作人员采用手工打磨的方式进行操作，对打磨部位采用酒精或丙酮对其进行清洗。
优选的，所述步骤6中，采用微型橡皮锤振动载物盘，轻轻振动载物盘，以夯实氧化铝-氧化钛粉末，如此往复三次，钎料涂敷部位已用氧化铝-氧化钛粉末包覆并夯实。
优选的，所述步骤8中，干净毛刷为软毛刷。
优选的，所述步骤2中，骨架材料为FGH95，钎料为低碳填充钎料，胶粘剂为Cement520。
优选的，所述步骤4中，厚度根据零件钎料涂敷部位的高度来控制。
优选的，所述载物盘内壁的底部平铺有氧化铝-氧化钛粉末，所述氧化铝-氧化钛粉末的内部活动连接有零件基体，所述零件基体的中间贯穿有骨架材料，所述骨架材料的顶部和底部固定连接有低碳填充钎料。
(三)有益效果
本发明提供了一种宽间隙钎焊焊缝控形方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
(1)、该宽间隙钎焊焊缝控形方法，通过步骤6：粉末覆盖后的夯实处理：覆盖完毕，轻轻振动载物盘，以夯实氧化铝-氧化钛粉末，振动完毕后，填充部位出现空隙的再次用氧化铝-氧化钛粉末覆盖，并振动载物盘，如此往复两到三次，钎料涂敷部位已用氧化铝-氧化钛粉末包覆并夯实，具有阻流效果的粉末包埋钎焊部位，能够有效阻止钎料漫流和滴落，并隔绝钎焊炉中有害气体，能够对焊缝部位起到良好的保护作用，防止钎焊部位高温氧化，该种粉末不与钎焊材料发生烧结，在产品钎焊出炉后可快速清理。
(2)、该宽间隙钎焊焊缝控形方法，通过步骤4：盘底粉末的处理：在盘底平铺一层氧化铝-氧化钛粉末，厚度根据零件钎料涂敷部位的高度来控制。接着将零件轻放置于载物盘内，零件应稳固放置，且钎料涂敷部位正面朝上，步骤5：其他部位的粉末处理：用氧化铝-氧化钛粉末完全填充、覆盖钎料涂敷部位，若零件形状较为复杂，钎料涂敷部位在夹腔内部，用粉末完全填充满夹腔，完全摆脱点焊托片在焊接时生成的焊缝，因为不使用托片，而且有效的避免了对托片进行打磨的后续处理，另外完全不用考虑因为填料困难导致的焊接质量问题。
(3)、该宽间隙钎焊焊缝控形方法，通过步骤2：配置并准备各种材料：分别配置骨架材料、钎料与胶粘剂的混合物，首先涂敷骨架材料，保证骨架材料填充满打磨坡口并略高出表面约2mm，再涂敷钎料，保证钎料均匀的覆盖骨架材料，骨架材料为FGH95，该种高温合金粉末是一种可以满足应力水平较高的发动机使用要求、减轻结构重量、可用于修复高性能发动机涡轮盘、环形件及其它热端部件的关键材料，钎料为低碳填充钎料，具有高强度但对基体溶渗少的特点，适合于耐热接头钎焊修复，广泛用于航空发动机高应力部件钎焊修复，所选用的胶粘剂为Cement520，这是一种新型的挥发性较强的粘结剂，具有将修复材料固定在需要焊接的部位，并且在修复过程中，可以保证修复材料与基体结合良好得作用，使用这种胶粘剂进行钎焊的钎缝内部较冶金结合致密且与基体结合良好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1、载物盘；2、氧化铝-氧化钛粉末；3、零件基体；4、骨架材料；5、低碳填充钎料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，具体包括以下步骤：
步骤1：零件的初步处理；打磨完全去除零件表面的裂纹、烧蚀缺陷，打磨完成后确定打磨部位缺陷已完全排除，清洗打磨部位，保证钎焊部位无荧光液、油污等污染物残留；
步骤2：配置并准备各种材料：分别配置骨架材料、钎料与胶粘剂的混合物，首先涂敷骨架材料，保证骨架材料填充满打磨坡口并高出表面2mm，再涂敷钎料，保证钎料均匀的覆盖骨架材料；
步骤3：材料的后续处理：当上述骨架材料、钎料涂敷完成后，晾干25min，准备一个专用的零件载物盘；
步骤4：盘底粉末的处理：在盘底平铺一层氧化铝-氧化钛粉末。接着将零件轻放置于载物盘内，零件应稳固放置，且钎料涂敷部位正面朝上；
步骤5：其他部位的粉末处理：用氧化铝-氧化钛粉末完全填充、覆盖钎料涂敷部位，若零件形状较为复杂，钎料涂敷部位在夹腔内部，用粉末完全填充满夹腔；
步骤6：粉末覆盖后的夯实处理：覆盖完毕，轻轻振动载物盘，振动完毕后，填充部位出现空隙的再次用氧化铝-氧化钛粉末覆盖，并振动载物盘，如此往复三次；
步骤7：正式操作：开启钎焊炉，将载物盘放置于加热炉体内部，进行钎焊；
步骤8：焊接焊缝的清理检测：钎焊结束后，将载物盘从炉体内部拿出，用干净毛刷清理零件表面的氧化铝-氧化钛粉末，检查零件钎焊焊缝成形情况。步骤1中，打磨完成后采用荧光探伤的方式对裂纹和缺陷进行检查，荧光探伤的方式检查效果良好，步骤1中，工作人员采用手工打磨的方式进行操作，对打磨部位采用酒精或丙酮对其进行清洗，采用酒精和丙酮能够溶解油污，步骤6中，采用微型橡皮锤振动载物盘，使用橡皮锤能够有效的减缓振动，轻轻振动载物盘，以夯实氧化铝-氧化钛粉末，如此往复三次，钎料涂敷部位已用氧化铝-氧化钛粉末包覆并夯实，氧化铝-氧化钛粉末规格为100目～240目，夯实粉末能够保证钎焊效果，步骤8中，干净毛刷为软毛刷，软毛刷能够清扫到孔隙中，步骤2中，骨架材料为FGH95，零件基体材料3属于γ′相沉淀强化型镍基铸造高温合金，钎料为低碳填充钎料，胶粘剂为Cement520，步骤4中，厚度根据零件钎料涂敷部位的高度来控制，粉末厚度高于零件钎料，载物盘1内壁的底部平铺有氧化铝-氧化钛粉末2，具有阻流效果的粉末包埋钎焊部位，能够有效阻止钎料漫流和滴落，并隔绝钎焊炉中有害气体，能够对焊缝部位起到良好的保护作用，防止钎焊部位高温氧化，该种粉末不与钎焊材料发生烧结，在产品钎焊出炉后可快速清理，氧化铝-氧化钛粉末2的内部活动连接有零件基体3，完全摆脱点焊托片在焊接时生成的焊缝，因为不使用托片，而且有效的避免了对托片进行打磨的后续处理，另外完全不用考虑因为填料困难导致的焊接质量问题，零件基体3的中间贯穿有骨架材料4，骨架材料为FGH95，该种高温合金粉末是一种可以满足应力水平较高的发动机使用要求、减轻结构重量、可用于修复高性能发动机涡轮盘、环形件及其它热端部件的关键材料，钎料为低碳填充钎料，具有高强度但对基体溶渗少的特点，适合于耐热接头钎焊修复，广泛用于航空发动机高应力部件钎焊修复，所选用的胶粘剂为Cement520，这是一种新型的挥发性较强的粘结剂，具有将修复材料固定在需要焊接的部位，并且在修复过程中，可以保证修复材料与基体结合良好得作用，使用这种胶粘剂进行钎焊的钎缝内部较冶金结合致密且与基体结合良好，骨架材料4的顶部和底部固定连接有低碳填充钎料5。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤1：零件的初步处理；打磨完全去除零件表面的裂纹、烧蚀缺陷，打磨完成后确定打磨部位缺陷已完全排除，清洗打磨部位，保证钎焊部位无荧光液、油污污染物残留；
步骤2：配置并准备各种材料：分别配置骨架材料、钎料与胶粘剂的混合物，首先涂敷骨架材料，保证骨架材料填充满打磨坡口并高出表面2mm，再涂敷钎料，保证钎料均匀的覆盖骨架材料；
步骤3：材料的后续处理：当上述骨架材料、钎料涂敷完成后，晾干25min，准备一个专用的零件载物盘；
步骤4：盘底粉末的处理：在盘底平铺一层氧化铝-氧化钛粉末，接着将零件轻放置于载物盘内，零件应稳固放置，且钎料涂敷部位正面朝上；所述氧化铝-氧化钛粉末不与钎焊材料发生烧结；
步骤5：其他部位的粉末处理：用氧化铝-氧化钛粉末完全填充、覆盖钎料涂敷部位，若零件形状较为复杂，钎料涂敷部位在夹腔内部，用粉末完全填充满夹腔；
步骤6：粉末覆盖后的夯实处理：覆盖完毕，轻轻振动载物盘，振动完毕后，填充部位出现空隙的再次用氧化铝-氧化钛粉末覆盖，并振动载物盘，如此往复三次；
步骤7：正式操作：开启钎焊炉，将载物盘放置于加热炉体内部，进行钎焊；
步骤8：焊接焊缝的清理检测：钎焊结束后，将载物盘从炉体内部拿出，用干净毛刷清理零件表面的氧化铝-氧化钛粉末，检查零件钎焊焊缝成形情况。
2.根据权利要求1所述的一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，其特征在于：所述步骤1中，打磨完成后采用荧光探伤的方式对裂纹和缺陷进行检查。
3.根据权利要求1所述的一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，其特征在于：所述步骤1中，工作人员采用手工打磨的方式进行操作，对打磨部位采用酒精或丙酮对其进行清洗。
4.根据权利要求1所述的一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，其特征在于：所述步骤6中，采用微型橡皮锤振动载物盘，轻轻振动载物盘，以夯实氧化铝-氧化钛粉末，如此往复三次，钎料涂敷部位已用氧化铝-氧化钛粉末包覆并夯实。
5.根据权利要求1所述的一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，其特征在于：所述步骤8中，干净毛刷为软毛刷。
6.根据权利要求1所述的一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，其特征在于：所述步骤2中，骨架材料为FGH95，钎料为低碳填充钎料，胶粘剂为Cement520。
7.根据权利要求1所述的一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，其特征在于：所述步骤4中，粉末厚度根据零件钎料涂敷部位的高度来控制。
8.根据权利要求1所述的一种宽间隙钎焊焊缝控形方法，包括载物盘(1)，其特征在于：所述载物盘(1)内壁的底部平铺有氧化铝-氧化钛粉末(2)，所述氧化铝-氧化钛粉末(2)的内部活动连接有零件基体(3)，所述零件基体(3)的中间贯穿有骨架材料(4)，所述骨架材料(4)的顶部和底部固定连接有低碳填充钎料(5)。
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