高温钛合金复杂沟槽结构面板与法兰液相扩散连接方法技术

本发明专利技术提供了一种高温钛合金复杂沟槽结构面板与法兰液相扩散连接方法，包括以下步骤：（１）对被焊件高温钛合金复杂沟槽结构面板和法兰进行焊前表面处理；（２）将中间层材料点焊于面板或法兰的表面；（３）将被焊件安装在焊接夹具上；（４）放置在真空炉内，被焊接件升温至连接温度后中间层材料熔化形成液态、保温，低于连接温度时中间层材料与被焊接件表面凝固，在凝固后扩散处理温度时保温，随炉冷却。使用本发明专利技术的方法，使中间层材料在连接温度下熔化形成液态并与被焊件之间发生快速扩散，在低于连接温度下保温进行凝固后扩散处理形成牢固的接头，从而实现了高温钛合金复杂沟槽结构面板与法兰的连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高温钛合金复杂沟槽结构面板与法兰液相扩散 连接方法，特别是一种适用于发动机头部喷注器的高温钛合金复杂沟 槽结构面板与法兰液相扩散连接方法。 冑景駄目前在发动机头部喷注器研究方面，根据发动机头部喷注器设计结构的不同曾开展过不锈钢结构钎焊、不锈钢及钛合金层板结构扩散焊等方法的研究。但是对于迷宫式复杂通道结构喷注器焊接方法未见报导。该结构的焊接难点在于l.面板为复杂迷宫式沟槽结构，与法兰连接后形成复杂的迷宫式通道结构，连接形式为面接触连接，用普通熔化焊接方法根本无法焊接。2.面板上分布有大量的直径为O.lmm的小孔，采用普通钎焊方法易使钎料流入喷注小孔从而发生堵塞。3.普通加压固态扩散焊由于所需焊接压力较大易使被焊接件发生变形，从而导致喷注小孔变形，影响产品的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高温钛合金复杂沟槽结构面板与法 兰液相扩散连接方法，该方法采用超薄高强钛合金作为中间层材料， 采用液态扩散加凝固后扩散处理的工艺，使中间层材料在连接温度下 熔化形成液态并与被焊接件之间发生快速扩散，在低于连接温度下保温进行凝固后扩散处理形成牢固的接头，从而实现了高温钛合金复杂 通道与法兰液相扩散连接的要求。实现本专利技术目的的技术方案高温钛合金复杂沟槽结构面板与法 兰液相扩散连接方法，包括以下步骤(1)对被焊接件高温钛合金复 杂沟槽结构面板和法兰进行焊前表面处理；(2)在焊前将中间层材料 点焊于高温钛合金复杂沟槽结构面板或法兰的表面；(3)将被焊接件 安装在焊接夹具上；(4)在真空炉中对被焊件进行加热，当被焊接件 升温至连接温度930 98(TC后中间层材料熔化形成液态，此时中间 层材料与被焊接件表面之间发生快速扩散；被焊接件在连接温度 930 980。C时保温30 60分钟，当温度低于连接温度时中间层材料 与被焊接件表面凝固，对凝固后的中间层材料与被焊接件进行扩散后 处理，即在凝固后扩散后处理温度800 90(TC时保温30 180分钟； 随炉冷却至IO(TC以下。本专利技术的效果1.采用液相扩散焊接方法可使高温钛合金复杂沟 槽结构面板与法兰实现牢固可靠的连接，焊接后的产品在6. OMPa液 压条件下和4. OMPa气压条件下保持5分钟以上时不产生泄漏，完全 满足设计指标要求。2.采用超薄高强钛合金中间层材料及液相扩散焊 接加凝固扩散后处理的工艺，可使高温钛合金复杂沟槽结构面板与法 兰的接头形成成分均匀过渡的组织，而且由于中间层很薄，熔化后不 易堵塞喷注小孔；中间层材料在焊前需牢固地预置在被焊接件表面之 间，采用小功率贮能点焊技术及设备将中间层材料点焊在被焊接件表 面，点焊后的焊点小、无毛刺，提高面板与法兰的焊接质量。3.焊接夹具在整个加热液相扩散焊接过程中，能够始终夹紧被焊接件，保证被焊接件之间的紧密接触，从而保证大面积焊接的质量。附图说明图1为被焊接件与焊接夹具装配示意图。图中l.面板；2.法兰；3.钎缝；4.垫块；5.下夹板；6.上夹板； 7.螺栓；8.螺母。具体实施方式 实施例l(1 )对被焊接件高温钛合金复杂沟槽结构面板和法兰进行焊前 表面处理使用去污剂去除被焊接件表面的油污，对被焊接件表面进 行酸洗。(2) 在焊前将中间层材料超薄高强钛合金层预置于面板与法兰 之间采用小功率贮能点焊设备将中间层材料超薄高强钛合金层点焊 在高温钛合金复杂沟槽结构面板或法兰的表面。(3) 将被焊接件装配到焊接夹具上将组装好的面板l和法兰 2置于焊接夹具的下夹板5上，然后将垫块4放置在面板1上，再将 上夹板6压在垫块4上，通过螺栓7连接上夹板6和下夹板5，上紧 与螺栓7配合的螺母8使上夹板6和下夹板5受压从而夹紧被焊件面 板1和法兰2。(4) 将装配好的被焊接件及其焊接夹具放入真空炉中进行真空 焊接在真空炉中对装配后的被焊接件及其焊接夹具进行整体加热， 当被焊接件升温至连接温度93(TC后中间层材料熔化形成液态，此时中间层材料与被焊接件高温钛合金复杂沟槽结构面板和法兰之间发生快速扩散；被焊接件在连接温度93(TC时保温30分钟，当温度低 于连接温度93(TC时中间层材料与被焊接件表面凝固，对凝固后的中 间层材料与被焊接件进行凝固后扩散后处理，即在凝固后扩散处理温 度80(TC时保温30分钟，此时高温钛合金复杂沟槽结构面板和法兰 之间形成牢固的接头；随炉冷却至IO(TC以下时高温钛合金复杂沟槽 结构面板和法兰形成更加牢固的连接。(5)将焊接完成的焊接件从炉中取出并拆卸。 实施例2与实施例1的不同在于步骤(4)中的连接温度为960°C、保温 时间为50分钟；凝固后扩散处理温度为85(TC、保温时间为90分钟。 实施例3与实施例1的不同在于步骤(4)中的连接温度为980°C、保温 时间为60分钟；凝固后扩散处理温度为90(TC、保温时间为180分 钟。权利要求1.一种，包括以下步骤(1)对被焊接件高温钛合金复杂沟槽结构面板和法兰进行焊前表面处理；(2)在焊前将中间层材料点焊于高温钛合金复杂沟槽结构面板或法兰的表面；(3)将被焊接件安装在焊接夹具上；(4)放置在真空炉内，被焊接件升温至连接温度后中间层材料熔化形成液态、保温，低于连接温度时中间层材料与被焊接件表面凝固，在凝固后扩散处理温度时保温，随炉冷却。2. —种如权利要求1所述的高温钛合金复杂沟槽结构面板与法兰 液相扩散连接方法，其特征在于所述的中间层材料为超薄高强钛合金 层。3. —种如权利要求1所述的所述的高温钛合金复杂沟槽结构面 板与法兰液相扩散连接方法，其特征在于所述的将被焊接件安装在焊 接夹具上的步骤包括将组装好的面板和法兰置于工装下夹板上，然 后将垫块放置在面板上，再将上夹板压在垫块上，通过螺栓连接上夹 板和下夹板，上紧与螺栓配合的螺母使上夹板和下夹板受压从而夹紧 被焊接件面板和法兰。4. 一种如权利要求1所述的高温钛合金复杂沟槽结构面板与法 兰液相扩散连接方法，其特征在于连接温度为930 98(TC、保温时 间为30 60分钟，凝固后扩散处理温度为800 90(TC、保温时间为 30 180分钟。全文摘要本专利技术提供了一种，包括以下步骤(1)对被焊件高温钛合金复杂沟槽结构面板和法兰进行焊前表面处理；(2)将中间层材料点焊于面板或法兰的表面；(3)将被焊件安装在焊接夹具上；(4)放置在真空炉内，被焊接件升温至连接温度后中间层材料熔化形成液态、保温，低于连接温度时中间层材料与被焊接件表面凝固，在凝固后扩散处理温度时保温，随炉冷却。使用本专利技术的方法，使中间层材料在连接温度下熔化形成液态并与被焊件之间发生快速扩散，在低于连接温度下保温进行凝固后扩散处理形成牢固的接头，从而实现了高温钛合金复杂沟槽结构面板与法兰的连接。文档编号B23K20/16GK101148000SQ200610152960公开日2008年3月26日 申请日期2006年9月21日 优先权日2006年9月21日专利技术者宁立芹, 李海刚, 梁德彬, 毛建英 申请人:航天材料及工艺研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温钛合金复杂沟槽结构面板与法兰液相扩散连接方法，包括以下步骤：（１）对被焊接件高温钛合金复杂沟槽结构面板和法兰进行焊前表面处理；（２）在焊前将中间层材料点焊于高温钛合金复杂沟槽结构面板或法兰的表面；（３）将被焊接件安装在焊接夹具上；（４）放置在真空炉内，被焊接件升温至连接温度后中间层材料熔化形成液态、保温，低于连接温度时中间层材料与被焊接件表面凝固，在凝固后扩散处理温度时保温，随炉冷却。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建英，李海刚，宁立芹，梁德彬，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]