一种双联镍基单晶涡轮导向叶片的真空焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种双联镍基单晶涡轮导向叶片的真空焊接方法，步骤包括钎焊面清理、钎焊面刷镀镍、点焊合金薄片、点焊定位、真空清洗、填加钎料、刷阻流剂、烘干、装炉钎焊、去阻流剂、打磨和检验。本发明专利技术通过对叶片钎焊面进行刷镀镍处理，提高了钎料和叶片钎焊表面的湿润性，并在叶片表面点焊预置合金薄片，从而有效保证了装配间隙，保证了钎料的充分填充，严格控制叶片点焊工艺避免单晶叶片的晶化，采用真空清洗去除高频氩弧点焊造成的钎焊面氧化。本发明专利技术所述焊接方法简单、高效，保证了单晶叶片的钎焊质量，其叶片钎焊合格率98％以上，解决了叶片在进行真空焊接时，因装配间隙难以控制导致真空钎焊的质量降低和合格率下降的问题。导致真空钎焊的质量降低和合格率下降的问题。导致真空钎焊的质量降低和合格率下降的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双联镍基单晶涡轮导向叶片的真空焊接方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机燃气涡轮导向叶片焊接
，更具体地，涉及一种双联镍基单晶涡轮导向叶片的真空焊接方法。

技术介绍

[0002]随着航空发动机性能的提升，镍基单晶高温合金成为大推重比航空发动机涡轮导向叶片的首选材料，新型燃气涡轮导向叶片多采用空心型腔的结构，其结构也越来越复杂，铸造难度加大，仅凭铸造技术难以实现复杂构造空心叶片的制造。为解决铸造技术难题，双联单晶涡轮导向叶片应运而生，即两件DD5单晶叶片采用真空钎焊方法连接成型双联单晶涡轮导向叶片，其焊接难度极大。
[0003]在201711236898.2一种分体结构高压涡轮导向叶片的焊接工艺方法中公开了一种焊接方法，步骤包括，首先对待焊件进行清理、清洗及装配，然后用膏状的钎料对0.15mm～1.5mm装配间隙进行填充，再对钎料填充的叶片进行烘干及真空钎焊，最后对焊接完毕的叶片组件进行检验。该专利采用真空钎焊工艺方法完成分体高压涡轮导向叶片焊接加工，选用适合的钎焊料实现叶身与上、下缘板的连接，满足导向叶片焊接技术需求，可以实现焊接工艺的工程化应用，钎焊焊缝形成良好，焊接合格率较高。但是，在钎料对装配间隙进行填充时，因为两者叶片的间隙宽度较小，而单晶叶片支靠面为斜面，叶片本身无可靠支点，常规方法装夹时，即用力压紧叶片，叶片容易错位，且叶片紧密贴合，致使钎焊间隙为零，钎料将无法填充，钎焊质量得不到保证。从而导致焊接合格率的降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对双联镍基单晶涡轮导向叶片在进行真空焊接时，装配间隙难以控制，导致真空钎焊的质量降低，合格率下降的问题，提供一种双联镍基单晶涡轮导向叶片的真空焊接方法。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种双联镍基单晶涡轮导向叶片的真空焊接方法，步骤包括：
[0007]S1.对镍基单晶叶片外观进行检查，保证焊接面不透光，并对焊接面抛光、清洗，直至用白绸布蘸取酒精擦拭钎焊面需不变色；
[0008]S2.对钎焊面进行进行电净和活化预处理，然后在处理好的表面进行刷镀镍，再在钎焊面间隔储能点焊多个厚度为0.06mm
‑
0.08mm，长度为2
‑
3.5mm，宽度为1.5
‑
2.5mm的合金薄片，点焊后保证合金薄片露出钎焊面1
‑
1.5mm；
[0009]S3.将成对的两个单晶叶片夹装，控制两个单晶叶片的流道面错位量≤0.2，在合金薄片伸出位置进行高频氩弧点焊固定，固定后将叶片放入真空钎焊炉中进行真空清洗；
[0010]S4.采用粘接剂与镍粉末钎料调成膏状，在叶片的待钎焊处流道内上表面钎缝加Φ0.6
‑
Φ1粗的膏状钎料，在待钎焊处非流道外露下表面钎缝加Φ1.2
‑
Φ1.6粗的膏状钎料，在两叶片形成的缝隙内填加Ni332粉末钎料并振实；然后在待钎焊处流道内下表面钎缝
加Φ1
‑
Φ1.5粗的膏状钎料，在待钎焊处非流道外露上表面钎缝加Φ1.5
‑
Φ2粗的膏状钎料，加料完毕后，清除非钎焊缝部位多余钎料；
[0011]S5.在距离流道面和非流道面钎料两侧刷涂阻流剂，以及叶片流道上的小孔用阻流剂封堵填充，然后烘干，将叶片放入放入真空钎焊炉有效加热区中，叶片间距≥20mm，40
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60min升至600℃，保温20min以上，继续升温至960℃，保温10
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30min，继续升温在温度为1170
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1220℃下进行钎焊，时间为10
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25min；保温结束后10min内冷却至1070
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1090℃，后续随炉冷却或快冷，70℃以下出炉；
[0012]S6.去除钎焊后叶片上的阻流剂，并对存在钎料堆积的部位进行打磨、抛光，对双联镍基单晶涡轮叶片进行渗漏检查、外观质量检查和尺寸检查。
[0013]进一步地，所述镍基单晶叶片的镍基材料成分包括：C 0.030～0.075wt％、Cr 6.55～7.25wt％、Co 7.00～8.00wt％、W 4.75～5.25wt％、Al 5.80～6.40wt％、Ta 6.30～6.80wt％、Mo 1.30～1.70wt％、Hf 0.10～0.20wt％、B 0.003～0.006wt％、Re 2.75～3.25wt％、Y≤0.03wt％，其余为Ni。
[0014]进一步地，S1中所述镍基单晶叶片的平面度≤0.02。
[0015]进一步地，S1中所述抛光、清洗的具体步骤为：先采用金相砂纸将叶片表面抛光出金属光泽，用白绸布将蘸取酒精将叶片钎焊面擦洗干净至白绸布不变色，再采用超声波清洗机对叶片进行超声清洗20
‑
30min。
[0016]由于镍基单晶叶片采用的镍基材料中铝含量较高，钎焊过程中材料表面易氧化，导致钎料润湿性差，对叶片钎焊表面刷镀镍处理改善钎焊的润湿性。进一步地，S2中所述刷镀镍的电压为8
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12V，时间为20
‑
80s。
[0017]进一步地，S2中所述镍铬合金薄片点焊的焊点熔深≤0.5mm，熔宽≤3mm，避免点焊造成单晶叶片晶化。
[0018]在镍铬合金薄片点焊过程中不可避免会造成基材表面氧化，尤其是叶片钎焊面氧化。进一步地，S3中所述真空清洗的温度为1160
‑
1220℃，清洗时间为10
‑
20min。
[0019]进一步地，S4中所述粘接剂与镍粉末钎料的质量比为1
‑
2:10。
[0020]进一步地，S5中所述阻流剂与流道面和非流道面钎料的距离不小于1mm。
[0021]进一步地，S6中所述渗漏检查的具体步骤为：在叶片非流道外露下表面钎缝和叶片流道内下表面钎缝刷涂白垩粉，在叶片流道内上表面钎缝和叶片非流道外露上表面钎缝刷涂掺有苏丹红的煤油，静置30min以上，检查钎缝是否渗漏。
[0022]与现有技术相比，有益效果是：
[0023]本专利技术通过对叶片钎焊面进行刷镀镍处理，提高了钎料和叶片钎焊表面的湿润性，从而保证了钎焊的质量。本专利技术还通过叶片装配前在一侧叶片表面预置镍铬合金薄片，从而有效保证了装配间隙，保证了钎料的充分填充，并且严格控制合金薄片、叶片点焊工艺以及真空清洗，避免单晶叶片的晶化和钎焊面氧化。本专利技术所述焊接方法简单、高效，保证了单晶叶片的钎焊质量，其叶片钎焊合格率98％以上，该方法加工的单晶叶片已在某型发动机进行了应用。
附图说明
[0024]图1为双联涡轮导向叶片结构示意图；
[0025]其中1表示钎焊处；
[0026]图2为实施例3中合金薄片及氩弧点焊位置示意图；
[0027]其中2表示镍铬合金薄片；
[0028]图3为实施例3叶片真空清洗前后照片对比图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双联镍基单晶涡轮导向叶片的真空焊接方法，其特征在于，步骤包括：S1.对镍基单晶叶片外观进行检查，保证焊接面不透光，并对焊接面抛光、清洗，直至用白绸布蘸取酒精擦拭钎焊面需不变色；S2.对钎焊面进行进行电净和活化预处理，然后在处理好的表面进行刷镀镍，再在钎焊面间隔储能点焊多个厚度为0.06mm
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0.08mm，长度为2
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3.5mm，宽度为1.5
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2.5mm的合金薄片，点焊后保证合金薄片露出钎焊面1
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1.5mm；S3.将成对的两个单晶叶片夹装，控制两个单晶叶片的流道面错位量≤0.2，在合金薄片伸出位置进行高频氩弧点焊固定，固定后将叶片放入真空钎焊炉中进行真空清洗；S4.采用粘接剂与镍粉末钎料调成膏状，在叶片的待钎焊处流道内上表面钎缝加Φ0.6
‑
Φ1粗的膏状钎料，在待钎焊处非流道外露下表面钎缝加Φ1.2
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Φ1.6粗的膏状钎料，在两叶片形成的缝隙内填加Ni332粉末钎料并振实；然后在待钎焊处流道内下表面钎缝加Φ1
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Φ1.5粗的膏状钎料，在待钎焊处非流道外露上表面钎缝加Φ1.5
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Φ2粗的膏状钎料，加料完毕后，清除非钎焊缝部位多余钎料；S5.在距离流道面和非流道面钎料两侧刷涂阻流剂，以及叶片流道上的小孔用阻流剂封堵填充，然后烘干，将叶片放入放入真空钎焊炉有效加热区中，叶片间距≥20mm，在温度为1170
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1220℃下进行钎焊，时间为10
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25min；S6.去除钎焊后叶片上的阻流剂，并对存在钎料堆积的部位进行打磨、抛光，对双联镍基单晶涡轮叶片进行渗漏检查、外观质量检查和尺寸检查。2.根据权利要求1所述双联镍基单晶涡轮导向叶片的真空焊接方法，其特征在于，所述镍基单晶叶片的镍基材料成分包括：C 0.030～0.075wt％、Cr 6.55～7.25wt％、Co 7.00～8.00wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄斌，苏科勇，李波，李凯驰，张志远，苗小锋，谌曲平，覃春媛，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：