帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的釬焊方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊接技術領域，涉及一種釬焊方法，具體涉及一種帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的釬焊方法。
【背景技術】
[0002]內、外筒前段為錐形薄壁構件，由GH4648高溫合金材料制成，它們是渦扇發動機燃燒室中的組成零件。如圖1和2所示，在錐形薄壁構件上要加工出多個四尖角形狀的長氣膜冷卻槽K。就目前的加工技術，可用激光切孔、電腐蝕穿孔、高壓水切孔、精鑄成型、3D打印等成型加工技術。但是，這些成型加工技術都存在一定的實施難度。
[0003]1、激光切孔:由于氣膜冷卻槽K的深度為38mm，采用激光切深度為50mm的深孔，大型激光器理論上可行，但是，由于激光束衰減，孔口會產生收斂且四個角精確形狀難于保證。
[0004]2、電腐蝕穿孔:采用電腐蝕穿孔，會由于電極磨損而使得圓弧方孔精度難以保證，且由于0.5mm寬的電極穿深孔很難保證錐面角度，并且內孔表面燒蝕層無法去除。
[0005]3、高壓水切孔:高壓水的斂散性決定了其無法切成滿足尺寸要求的尖角型孔。
[0006]4、精鑄成型:精鑄件的強度、熱應力性能等均無法滿足錐形薄壁構件的性能要求。
[0007]5、3D打印技術:目前的3D打印技術理論上是可行的，但該錐形薄壁零件由GH4648高溫合金制成，由于材料及零件結構的特殊性，加工精度要求高，3D打印成型后內孔粗糙度要求無法保證，且制造成本高，加工周期長。
[0008]鑒于上述成型加工技術無法生產出滿足要求的錐形薄壁構件，本申請的發明人考慮采用分型制造的方式。即，先制造出如圖3和4所示的內錐套1，在所述內錐套1的外表面上加工出與所述氣膜冷卻槽K的尺寸一致的開口槽2。由于是加工開口槽2，那么其比較容易采用現有技術進行加工。然后制造出如圖5所示的外錐套3。將所述內錐套1和外錐套3焊接在一起即可。
[0009]但是，現有的焊接方法難以保證錐形薄壁構件的強度，并且，焊接之后，焊料容易阻塞氣膜冷卻槽，從而影響錐形薄壁構件的性能。
[0010]鑒于現有技術的上述技術缺陷，迫切需要研制一種新型的焊接方法。
【發明內容】
[0011]本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的釬焊方法，該釬焊方法即保證了錐形薄壁構件的強度，又不會阻塞氣膜冷卻槽而影響錐形薄壁構件的性能。
[0012]為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案:一種帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的釬焊方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0013](1)、拋研內錐套和外錐套的待接面，去除掉氧化物及燒蝕表面，并清洗和烘干；
[0014](2)、在所述外錐套的待接面上固定0.03mm厚的非晶態箔狀HBNi68WCrSiB釬料；
[0015](3)、用外夾具和內夾具將所述內錐套和外錐套裝配在一起，并用壓力機壓緊，使所述內錐套和外錐套的待接面緊密結合；
[0016](4)、使裝配在一起的所述外夾具和內夾具以及所述內錐套和外錐套整體入爐進行瞬時液相過渡釬焊，其中，在瞬時液相過渡釬焊過程中，爐內真空度不低于4 X 10 2Pa，溫度為1140±10°C，保溫時間為60min ；
[0017](5)、對瞬時液相過渡釬焊后的所述內錐套和外錐套進行真空時效處理，其中，真空時效處理時的溫度為900°C ±5°C，保持時間為6小時；
[0018](6)真空時效處理后往爐內充填高純氬氣或氮氣，使爐內壓力上升到8X104Pa后，啟動風扇攪拌氣體，快速冷卻到65°C以下出爐。
[0019]與現有的焊接方法相比，本發明的帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的釬焊方法具有如下有益技術效果:
[0020]1、采用的釬料為鎳基釬料，其為耐高溫釬料，具有最好的高溫性能，釬焊時也不會發生應力開裂，同時，該釬料中W含量達到10.0% -11.01%釬料中的W可強化釬料，提高釬料的高溫強度；并且，，該釬料在釬焊過程中會擴散至零件母材中，即保證了零件的強度又不會阻塞氣膜孔影響零件性能。
[0021]2、釬焊的過程與零件材料的固溶處理過程相一致，在釬焊的過程中也實現了零件的固溶處理，提高了零件的性能。
【附圖說明】
[0022]圖1是現有的帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的正視圖。
[0023]圖2是圖1的A-A剖視放大圖。
[0024]圖3是內錐套的正視圖。
[0025]圖4是圖3的A-A剖視放大圖。
[0026]圖5是外錐套的正視圖。
[0027]圖6是內錐套與外錐套裝配好之后焊接之前的示意圖。
[0028]圖7是內錐套與外錐套與夾具配合的裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，實施例的內容不作為對本發明的保護范圍的限制。
[0030]本發明涉及分體制造的帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的釬焊方法，用于實現構成高溫合金錐形薄壁構件的內錐套和外錐套之間的焊接。
[0031]在本發明中，首先是拋研內錐套1和外錐套3的待接面，去除掉氧化物及燒蝕表面，并保證內錐套1和外錐套3的表面粗糙度符合瞬時液相過渡釬焊的要求。之后，對拋研后的所述內錐套1和外錐套3進行清洗，去除掉拋研粉末等，并進行烘干。
[0032]接著，如圖6所示，在所述外錐套3的待接面上固定0.03mm厚的非晶態箔狀HBNi68ffCrSiB釬料4。所述HBNi68WCrSiB釬料為耐高溫釬料，具有最好的高溫性能，并且釬焊時也不會發生應力開裂。同時，該釬料中鎢(W)的含量達到10.0%-11.0W%，釬料中的W可強化釬料，提高釬料的高溫強度，從而保證焊接強度和質量。
[0033]然后，如圖7所示，用外夾具0和內夾具I將所述內錐套1和外錐套3裝配在一起，并用壓力機壓緊，使所述內錐套1和外錐套3的待接面緊密結合，從而保證焊接質量。在圖7中，A代表帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件，其由所述內錐套1和外錐套3構成。
[0034]之后，使裝配在一起的所述外夾具0和內夾具I以及所述內錐套1和外錐套3整體入爐進行瞬時液相過渡釬焊。其中，在瞬時液相過渡釬焊過程中，爐內真空度不低于4X10 2Pa，溫度為1140±10°(:，保溫時間為601^11。由于所述內錐套1和外錐套3的材料為GH4648，其熔化溫度為1336°C _1353°C，同時，其固溶處理溫度為1140°C。在本發明中，通過使得瞬時液相過渡釬焊的溫度為1140±10°C，不但能夠實現釬焊，而且能夠實現所述內錐套1和外錐套3的固溶處理，S卩，熱處理。因此，在本發明中，瞬時液相過渡釬焊的焊接工藝選擇在零件材料的固溶處理過程完成，其是一個兼容工藝。即完成了焊接，也對零件材料進行了固溶處理，一舉兩得。在本發明中，所述HBNi68WCrSiB釬料在瞬時液相過渡釬焊過程中會擴散至所述內錐套1和外錐套3的母材中，即保證了所述內錐套1和外錐套3的強度，又不會阻塞氣膜孔影響錐形薄壁構件的性能。
[0035]之后，對瞬時液相過渡釬焊后的所述內錐套1和外錐套3進行真空時效處理。其中，真空時效處理時的溫度為900°C ±5°C，保持時間為6小時。通過真空時效處理，能夠進一步提高成品的高溫合金錐形薄壁構件A的材料強度。
[0036]最后，真空時效處理后往爐內充填高純氬氣或氮氣，使爐內壓力上升到8X104Pa后，啟動風扇攪拌氣體，快速冷卻到65°C以下出爐，即可制得帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件。
[0037]當然，為消除釬接變形，需經過整形，再精加工零件長度及外徑、氣膜冷卻槽等各部尺寸以保證零件的最終尺寸。
[0038]本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的釬焊方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、拋研內錐套(1)和外錐套(3)的待接面，去除掉氧化物及燒蝕表面，并清洗和烘干; (2)、在所述外錐套(3)的待接面上固定0.03mm厚的非晶態箔狀HBNi68WCrSiB釬料(4); (3)、用外夾具(0)和內夾具⑴將所述內錐套⑴和外錐套(3)裝配在一起，并用壓力機壓緊，使所述內錐套(1)和外錐套(3)的待接面緊密結合； (4)、使裝配在一起的所述外夾具(0)和內夾具(I)以及所述內錐套(1)和外錐套(3)整體入爐進行瞬時液相過渡釬焊，其中，在瞬時液相過渡釬焊過程中，爐內真空度不低于4X102pa，溫度為 1140±10°(:，保溫時間為601^11 ； (5)、對瞬時液相過渡釬焊后的所述內錐套(1)和外錐套(3)進行真空時效處理，其中，真空時效處理時的溫度為900°C ±5°C，保持時間為6小時； (6)真空時效處理后往爐內充填高純氬氣或氮氣，使爐內壓力上升到8X104Pa后，啟動風扇攪拌氣體，快速冷卻到65°C以下出爐。
【專利摘要】本發明涉及帶氣膜冷卻槽的高溫合金錐形薄壁構件的釬焊方法，包括以下步驟：(1)、拋研內錐套和外錐套的待接面，去掉氧化物及燒蝕表面，并清洗和烘干；(2)、在外錐套的待接面上固定0.03mm厚的非晶態箔狀HBNi68WCrSiB釬料；(3)、用外夾具和內夾具將內錐套和外錐套裝配在一起，用壓力機壓緊，使待接面緊密結合；(4)、整體入爐進行瞬時液相過渡釬焊，爐內真空度不低于4×10-2pa，溫度為1140±10℃，保溫時間為60min；(5)、進行真空時效處理，溫度為900℃±5℃，保持時間為6小時；(6)往爐內充填高純氬氣或氮氣，使爐內壓力上升到8×104Pa后，快速冷卻到65℃以下出爐。該釬焊方法即保證了錐形構件的強度，又不會阻塞氣膜冷卻槽而影響錐形構件的性能。
【IPC分類】B23K1/20, B23K1/008, B23K101/04
【公開號】CN105382366
【申請號】CN201510909053
【發明人】任耀文, 任軍, 李淑芳, 王程成, 任軒
【申請人】西安遠航真空釬焊技術有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月10日