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探讨叶片钎焊的技术

2018-07-05

 

由于铸造技术所限,叶片铸造后会在叶尖及叶根处存在工艺通道,因此该叶片最终由叶身、盖板(两块)、堵头(两个)钎焊而成。
两个盖板分别插人铸在叶片顶部内腔壁面的小凸台的下部,这4个凸台形成固定盖板的镶嵌式结构;两个堵头通过桦头底部1、4两个矩形孔送人内腔装配,堵住为满足铸造要求而开设的两个工艺孔。
该叶片为气膜冷却叶片,
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钎焊前在叶身上分布了6排冷却气膜孔,在叶片排气边的盆面开了16个矩形排气缝,共计近10个小孔。
1叶片钎焊的技术难点及解决措施(1)由于DZ125(L)合金中,AI、Ti含量高,其氧化物非常稳定,钎焊性能很差,若钎焊前的清理进行不彻底的话,将严重影响焊接质量,故要求钎焊前对叶片进行仔细打磨。
但叶片内腔窄小,打磨时干涉工具的进人,通过试验选择了一种合适的专用打磨工具,同时细化打磨要求,从而解决了这一难题。
(2)由于叶片铸造本身存在的偏差,使盖板与叶片型腔面不符,装配时需要手工修磨盖板,从而造成钎焊间隙成为非均匀大间隙,远远不能满足钎焊工艺的要求,同时因叶片结构所限,又无法对大间隙处填塞补偿片,使得钎焊间隙的不合格在装配时无法消除。
为保证钎焊质量,试验采用预填高温合金粉的方法进行消除,从而保证了钎焊质量。
在两个工艺孔安装堵头而钎焊时,其钎焊间隙超大的情况与盖板相类似,也无法要求以零件铸造质量的提高来保证钎焊间隙,故只能靠钎焊工艺来保证。
经过试验,通过在钎料中添加一定比例的高温合金粉解决了这个问题。
同时,在叶片堵头装配后,增加一道X光检验工序,保证了堵头装配的可靠性。
(4)叶身上密布了许多币0.
3一0,4的气膜孔,由于叶尖与叶跟处的这些小孔紧邻钎缝,钎焊时极易将其堵塞。
影响堵孔的因素较多,如盖板与叶片型面、堵头与工艺孔配合间隙过大;高温停留时间过长等,而这些因素又无法消除,只能靠钎焊工艺解决。
通过多次试验,增加了一道涂阻流剂工序,基本上可以解决堵孔问题。
(5)钎料的选择:原工艺选择的钎料为HB-Ni68WCrBsi。
该钎料具有良好的室温和高温性能,具有优良的抗氧化性和耐腐蚀性,能填充较宽的间隙,且钎料的重熔温度高,钎焊后固溶处理时钎料熔化可能性极小。
这些优点使得该钎料成为叶片钎焊的首选。
但钎焊后总会有20一50的叶片在叶身端面上有程度不一的溶蚀现象。
为了减轻溶蚀,先后试验过三种Ni基高温钎料,均无法解决这个问题。
为弄清楚产生此现象的原因,我们研究了叶片的加工过程,发现在叶片磨加工前进行了在锡秘合金中精密定位和填蜡的工序。
由于叶片内腔的结构复杂,虽有清除工序,但难以彻底去除,这样钎焊时这些低熔点元素熔化扩散到钎料中去形成低熔共晶,由于其流动性好,极易流到叶身端面,严重地腐蚀镍基叶片端面。
为解决溶蚀问题,最终选择Co45NICr场旧钎料进行涡轮工作叶片的钎焊。
盖板应打磨到合适尺寸。
(2)清洗将打磨及修配后的叶片及盖板使用专用清洗程序进行清洗。
应注意溶液的干净程度,脏了要及时更换,尤其要注意溶液内是否有从叶片内清洗出来的异常物质,一旦出现异常情况应采取措施。
(3)装堵头用专用工具将经丙酮清洗且干燥后的堵头从叶片样头1、4两个矩形孔处伸人叶片内腔工艺孔处,按照要求的比例将高温合金粉和钎料混合均匀,调和成膏状,注射适量到工艺孔,注射后应将叶片桦头朝上放置,待钎料干燥后,刮去残留在矩形孔处及其他非钎焊区域的钎料。
(4)X光检查对叶片进行X光检查,以检查堵头装配情况,并确定叶身内是否有多余钎料。
(5)装配盖板将清洗干净的盖板插人到叶片内腔凸台内,并要插到底,以免形成进气或排气边处的空穴,然后用储能点焊定位,防止盖板移动。
(6)涂注钎料将高温合金粉调和成膏状涂注到接缝处,干燥后使用专用工具修整刮去多余高温合金粉,修整时应注意控制间隙内合金粉的量。
将膏状钎料涂注到接缝处,干燥后修整刮去多余钎料。
(7)涂阻流剂将白色阻流剂涂抹在叶片上,以保证气膜孔不被堵塞,涂抹时应注意一定要将阻流剂填塞满孔内,尤其是排气边的孔,必要时可借助细针的帮助。
(8)装炉料筐内陶瓷板用毛刷仔细清理。
将叶片棒头朝上放在筐内陶瓷板上,这样钎焊的堵头不可能移位,盖板用储能点焊定位后,再加上有4个凸台固定也限制了其移动,同时还可减少盖板处的钎料流到气膜孔的可能。
(9)真空钎焊参考钎料的性能、母材的热处理制度、零件及设备的实际状况等主要几方面因素影响,确定出合理的真空钎焊工艺参数进行叶片钎焊。