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原标题:中航突破先进航空发动机与导弹天线尖端焊接技

浏览次数:132 时间:2019-11-08

机械总院针对钎料无害化制备和应用开展了一系列关键共性技术攻关,取得重大成果:一是系统研究多种合金元素对银基、锌基钎料性能的影响,开发出铜磷基、锌铝基、银铜锌基钎料等系列专用无害化钎料,综合性能优于含有毒元素的传统钎料;二是针对无害钎料制造瓶颈,研制出铜磷钎料无烟尘制备工艺与装备,基本消除了磷化物烟尘排放,开发出新型成形技术,解决了钎料生产流程长、能耗高、排放大的难题,首创表面镀锡复合焊条、金属粉芯焊丝及三明治复合焊片等多合金复合钎料,实现了难加工钎料的制造、使用一体化;三是在国内外首次制备了无粘结剂的钎剂涂覆焊环,实现了钎焊过程无残碳、无夹渣,创立无缝药芯焊丝及其生产工艺,制备的焊丝钎剂排放量减少到国际同行的十分之一,解决了钎剂浪费、环境污染等难题。

  航材院自“九五”起开始自主研究焊接修复技术,系统攻克了风扇和压气机叶片、涡轮工作叶片、涡轮导向叶片、整体导向器、机匣等部件的裂纹、磨损、烧蚀、打伤等缺陷的钎焊修复、熔焊修复技术,并建立起焊接修复可靠性评估技术。各类试修部件通过试车考核,获得使用方的高度评价。目前已经掌握了9个型号、30余类零件的焊接修复技术,共修复零件10000余件,均装机使用。而且经过实际飞行验证,相关焊接修复部件满足一个翻修周期要求,而且有的已经延长飞行寿命超过400小时。

  接头形式:经常使用的钎焊接头形式有搭接、对接、斜接及T型接等基本形式(图2)。通常搭接接头的强度最高,其次是斜接,最差的是对接。

④缝焊:锌及其合金缝焊参数范围:板厚0.25~2.54mm,焊接时间8~13s,电极压力670~1800N,电极工作部分宽度2.0~8.5mm,电极宽度4.5~13mm,电流7000~23100A。

该成果授权发明专利25件,出版专著6本。经河南省科技厅组织的专家组鉴定,该成果整体达到国际先进水平,2015年获得中国机械工业科学技术奖一等奖。该成果已应用在20个省、21个制造领域的1000多家企业,对于提升行业技术水平,推动实施绿色制造具有重要意义。

  中国航空焊接技术的“梦之队”

  在零件钎焊前,首先要做好接头设计工作,包括以下几个方面:

①对于一般较薄的焊件不用开坡口。

钎焊技术广泛应用在家电、电子、信息、能源等产业中,但传统钎料含有铅、镉、卤化物等有毒有害物质,在制造和使用过程中会对环境造成严重污染,长期以来,国内外缺少解决这一难题的有效途径。

  钎焊和扩散焊技术是应用最为广泛的先进焊接技术之一。为大力发展钎焊扩散焊技术,航材院专门设立了“钎焊扩散焊研究与工程技术中心”。这是一支优秀的科研团队,代表着国内钎焊扩散焊技术的一流水平,尤其是在先进铸造高温合金及叶片的钎焊与扩散焊、航空发动机失效涡轮叶片的钎焊修复与再利用、复杂铝合金构件的精密钎焊、高温结构陶瓷的高温钎焊以及异种材料的钎焊等航空新材料、新结构钎焊扩散焊技术领域形成了独特的优势。

  装配间隙:装配间隙是影响钎缝致密性和接头强度的关键因素之一。间隙过小,会妨碍钎料的流入;间隙过大,则破坏钎料的毛细作用,钎料不能填满接头的间隙,致使接头强度降低。一般来说,钎料与母材之间相互作用较弱,则需要较小的间隙;钎料与母材之间相互作用较强,就要求间隙较大。

①将预先塞的防塌和变形用的石棉粉、耐火泥等清理干净。

  多年来,航材院一直致力于特种焊接材料制备技术的创新发展。通过科研攻关,创立了适用于16Co14Ni10Cr2MoE超高强度钢的自动氩弧焊工艺技术,研制了与基体材料强度相匹配的填充焊丝。通过层间温度、线能量、起弧相位和轴向收缩等精确控制和焊接缺陷综合控制,解决了零件多层焊接头组织、强度和韧性及焊接变形控制难题,使多层焊质量稳定地达到航标一级焊缝要求。该技术已经应用于某飞机超高强度钢平尾大轴的焊接生产线。同时,研制出含Mo和稀土元素的Ni-Co-Fe-Cr-Al-Nb系合金抗焊接裂纹焊丝,解决了低膨胀GH783合金裂纹防止和接头性能保证技术关键,为先进发动机低膨胀合金环形件的制造提供了焊接技术储备。航材院研究的铝合金自动弧焊高质量控制技术还被应用于“神舟”系列飞船的焊接器件制造。

  扩散焊过程原理是在真空或保护气氛环境下,相互接触的待焊零件表面在一定温度和压力的作用下发生微观塑性变形形成紧密结合,界面处金属原子发生相互扩散,最终形成冶金结合接头。为满足涡轮叶片等热端部件高性能连接需求,在借鉴传统的钎焊、扩散焊技术优点的基础上,创新发展了新型的过渡液相扩散焊(TLP)技术。其基本原理是:在待焊面预先放置成分相近但熔点低于母材的中间层,在保温过程中,中间层熔化并与母材发生成分扩散,使得接头在保温过程中发生等温凝固,在随后扩散过程中实现成分与组织的均匀化,最终获得高性能冶金结合。介于钎焊与扩散焊之间的过渡液相扩散焊的基本操作过程与钎焊相似,但接头性能显著提高,因此在航空航天领域得到了广泛应用。

④有静、动平衡要求的焊件,需重新静、动平衡测试和矫正。

  航空钛合金电子束焊接的前行者

  钎焊、扩散焊技术是一种古老工艺。我国有关钎焊的论述最早可见于汉代班固所撰《汉书》。中航工业制造所从上世纪60年代开始开展钎焊、扩散焊技术和专用焊接设备研究,涉及的材料包括铝合金、铜合金、碳钢、不锈钢、高温合金、钛合金、陶瓷、硬质合金、金刚石等,是国内最早开展钎焊、扩散焊技术研究的单位之一。研究的钎焊、扩散焊接技术和离心叶轮、发动机叶片、换热器、蜂窝结构、推力室、射流盘组件、舵机骨架组件、柱塞泵滑靴组件等产品广泛应用于航空航天及民用领域。

②使用微还原中性焰,要求焰芯尖,火焰轮廓正;焊接时火焰偏向较厚的一侧,在允许条件下火焰指向焊件外侧,以免烧坏焊件的其它部位。

图片 1 特种焊接工艺

  尽管钎焊/扩散焊技术出现很早,但其发展却很缓慢。在进入20世纪之前,它还仅仅是手工作坊里的一种技艺。20世纪30年代之后,随着航空、航天、能源和核工业的迅速发展,为满足构件轻质量、高强度、高刚度、高导电性和导热性以及某些恶劣工况使用要求,大量新材料、新结构被设计和投入生产,同时也大大推动了现代钎焊/扩散焊技术的发展和广泛应用。

⑥对于氧化和腐蚀严重的锌合金就不宜焊补,一是焊起来难度大,二是经济上不划算。

  发动机高温合金叶片的钎焊技术是航空发动机的核心技术之一。“核心技术买不来”。航材院钎焊扩散焊研究与工程技术中心通过自主研制攻关,在先进铸造高温合金叶片的钎焊扩散焊技术方面取得突破进展,研发的发动机DZ125高温合金高压涡轮工作叶片焊接技术已经服务于航空工厂。为满足第二代单晶高温合金叶片的型号研制需求,在无任何经验可借鉴的情况下,该中心对DD6单晶高温合金的钎焊和过渡液相扩散焊工艺进行了深入系统的自主研究,获得了高性能的焊接接头,仅用两年就突破了焊接近缝区再结晶这一国外用了五年时间才解决的技术难题,避免了叶片材料的巨大浪费,为我国先进航空发动机单晶涡轮叶片的研制做出了贡献。目前,航材院在先进铸造高温合金叶片钎焊技术领域处于国内领先地位,钎焊技术基础研究工作也日益受到国内同行的认可,仅2012年度就有两项关于钎焊技术的国家自然科学基金项目获得资助。 

  金属蜂窝壁板结构具有重量轻,比强度、比刚度高,耐高温、耐腐蚀,消音、隔热等优异性能,在航空航天领域得到广泛应用,如飞机机身、机翼、发动机舱门、发动机短舱等。近年来中航工业制造所研究出钛合金、不锈钢、高温合金等柔性蜂窝芯体精密加工技术,大面积变截面、变曲率蜂窝壁板结构高焊合率钎焊与无损检测等新技术,使柔性蜂窝芯加工精度达到0.05mm以内、蜂窝壁板结构钎焊焊合率达到90%以上,并研制出飞机前机身口盖、后机身侧壁板、起动机进气道等蜂窝壁板结构部件,在不同型号飞行器上成功应用,同时为高速飞行器防隔热轻质、高温结构研制奠定了技术基础。

①钎焊:锌及其合金在钎焊前必须严格清先干净,去除表面氧化膜及污物,可使用盐酸或过盐酸氧化锌;钎焊锌及锌铜合金的所用钎料有锡基钟料或镉锌钎料,锡基钎料对锌及锌铜合金具有良好的润湿作用及较强的铺展能力。采用锦锌共晶钎料焊锌铝合金可不用钎剂,也可用NaOH40%的水溶夜作为钎剂。

  在焊接材料的研制和应用研究方面,航材院实现了我国焊接材料从仿制到创新、从少量焊料种类到初步建立起航空焊接材料体系的重大跨越,自主研制的焊接材料基本覆盖铝合金、铜合金、不锈钢、钛合金、铸造和变形高温合金、镍铝系和钛铝系金属间化合物、陶瓷、陶瓷基复合材料。目前航材院是航空焊接材料(电焊条、焊丝、钛基合金钎料、镍基高温钎料、钛合金铆钉丝等)的定点供货单位,供应量可以在几千克至几吨的量级,满足了在役型号飞机和发动机的焊接材料批产需求,并根据新型号的设计需求,及时研制满足航空及其它军民用特殊用途的各类焊接材料。

  为解决焊接性差的粉末合金、陶瓷等构件承力部位焊接难题,研究团队将场促进条件下原子快速扩散现象引入扩散焊和粉末涂层烧结中,采用直流脉冲电源的温度控制模式直接加热陶瓷/金属、粉末合金/单晶等焊接性差的材料,开展放电等离子扩散焊技术研究,能在20分钟内实现这些难焊接材料的快速焊合,焊接接头高温抗拉强度与基体相近,可用于陶瓷及陶瓷基复合材料构件、整体叶环、涡轮整体盘等构件的焊接制造。采用直流脉冲电源的电流控制模式直接加压烧结耐磨陶瓷涂层,开展电接触烧结技术研究,能显著提高陶瓷涂层的结合强度和内聚强度,大幅度提高耐磨层的使用寿命。这些探索性研究,为未来高性能发动机研制提供技术支持。

③将焊件上的密封圈橡胶件和塑料件等易烧坏的另部件拆卸下来。

  为了满足新一代航空航天武器装备的制造技术需求,航材院着眼未来,提前布局,重点解决轻质、耐高温结构材料(如高性能钛合金、钛基复合材料、钛铝金属间化合物、先进单晶高温合金、高温陶瓷材料以及超高温陶瓷基复合材料)的焊接技术问题,另一方面,大力发展焊接新技术,以解决常规焊接方法难以解决的技术难题。

  “高压涡轮导向叶片经过长时间高温环境下的试车考验,双联焊缝完好无损,完全满足我们的设计要求!”某新型发动机金属间化合物导向叶片破坏试验后,试验人员十分感慨。这个双联焊缝正是中航工业制造所采用过渡液相(Transient Liquid Phase 简称TLP)扩散焊新技术焊接的结果,这项技术也正是中航工业制造所坚持老工艺创新的成果。这项老工艺正在制造所焕发新活力,成为航空制造技术的重要支点。

③焊嘴与焊缝面的角度一般30度左右,根据熔池情况随时调正;焊嘴与焊缝面的距离约为20mm。

  特种焊接材料制备技术的创新者

  钎焊是指在高温的作用下通过熔化的钎料或液相把不熔化的母材连接起来并形成冶金结合的连接方法。扩散焊是指在高温和压力的作用下,相互接触的材料表面产生原子间扩散,从而形成可靠连接的连接方法。

锌及其合金的其它焊接方法简介:

  焊接技术是先进制造行业的关键技术,是材料形成零件和零件成为产品的桥梁。焊接质量直接影响着产品的性能、寿命和安全。焊接技术在解决复杂结构制造、简化材料成形工艺和降低制造成本等方面发挥着重要作用,已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。焊接技术通常应用于航空、航天、船舶、石油、化工、汽车、机械、电子等领域,其中,焊接技术在航空工业的应用尤其广泛,被喻为编织飞行梦想的“连接器”。

图片 2 耐高温蜂窝结构(航空报图片)

③有螺孔、密封糟、键槽和结合面等需焊后再加工。

  缝阵天线是机械扫描天线中的先进结构形式,是雷达最关键的精密部件之一,堪比雷达的“眼睛”。雷达制导导弹用天线一般采用多层结构,其制造加工需要叠层组装精密钎焊技术。航材院钎焊扩散焊研究与工程技术中心通过15年的技术攻关,突破了钎料选择及添加、焊着率控制、焊接变形控制等多项关键技术,并形成小批量生产能力,自主研发出一整套多层铝合金平板缝阵天线的真空精密钎焊关键技术,该项目被鉴定为“技术水平属国内领先,达到了国际先进水平”,该技术目前已经广泛应用于航空、航天以及民用等多个领域。

  不同结构材料的零件要求采用不同的钎焊方法,不同的钎焊方法对应不同的钎焊设备。在20世纪五六十年代,所使用的材料主要为碳钢、铝合金、不锈钢等,相应的钎焊工艺方法是盐浴钎焊、火焰钎焊、保护气氛炉中钎焊等。随着科技的不断进步,先进钛合金和高温合金材料在工业领域逐渐推广应用,为实现零件小变形、不氧化和高性能连接等要求,主要采用真空钎焊、过渡液相扩散焊等新的钎焊/扩散焊方法,主要设备为真空钎焊炉。同时,为满足特定需求,开发了相应的新型钎焊工艺和装备,如真空或气体保护条件下的感应钎焊、真空电弧钎焊、电子束钎焊和激光钎焊等。

②氩弧焊:锌板可用手工氩弧焊直流正接法进行施焊,板厚1~8mm,电流30~180A。

  航材院在焊接领域具有雄厚的技术积淀。仅最近6年来,针对特种焊接材料和焊接工艺方法,就申报了国家或国防发明专利66项,其中31项已经获得授权,并获得中航工业集团公司级别及以上科技奖励10项。除此之外,还先后出版了《航空钎焊技术》、《先进航空材料焊接技术》等焊接技术方面的理论专著,得到航空、航天焊接界的广泛好评。

  钎焊过程原理如(图1)所示,将熔点低于母材的钎料和被钎焊零件同时均匀加热至钎焊温度,钎料熔化而被钎焊零件保持固态。熔化钎料润湿母材并在毛细作用下填充接头间隙。在随后的保温过程中,液态钎料成分向母材中扩散,使得母材近缝区发生微量溶解并与钎料相互扩散,在降温冷却过程中接头形成冶金结合。

焊后处理:

  中航工业北京航空材料研究院(以下简称“航材院”)是我国最早进行焊接技术研究的航空科研院所之一。经过57年的发展,航材院在焊接方面已形成航空新材料的焊接性研究与焊接接头性能评价技术、新型高温结构材料的钎焊与扩散焊技术、航空复杂结构的焊接制造技术、特种焊接材料制备技术、发动机关键部件焊接修复再利用及可靠性评价技术等五大核心研究方向,在我国航空焊接领域综合实力处于领先地位,已成为中国航空焊接技术的“梦之队”。

  搭接长度:接头搭接长度太长,会耗费材料、增加构件重量;搭接长度太短,则不能满足强度要求。在生产实践中,搭接长度通常为钎焊金属厚度的3~4倍,但很少超过15mm。

本文为“威尔鼎王”原创内容,特此声明。

  航空焊接修复与再利用的引领者

  TLP扩散焊技术是针对单晶、金属间化合物、氧化物弥散强化合金等新型高温材料的组织性能特点,结合钎焊、扩散焊优点发展成的新技术。通过设计研制与基体材料冶金匹配的专用焊料,优化焊接工艺获得组织性能与基体相同或相近的焊接接头,满足高温部件耐高温和承力要求。在导向叶片焊接研究中,也出现过焊缝间隙控制不精确、焊缝两侧台阶过大等影响焊缝强度和局部溶蚀的问题。经过大量工艺试验研究,自主设计开发了多种高性能镍基、钴基焊料,已经获得2项发明专利授权;使Ni3Al定向凝固合金TLP扩散焊接头高温持久强度达到基体的90%以上。采用这些新焊料和高强度焊接技术,研制了高推重比发动机高(低)压涡轮导向叶片双(三)联组件,用于装机试验,研制的MGH956合金“超级冷却”多孔层板浮动壁火焰筒经过燃烧室台架试验,其冷却效率达到0.85以上、壁面温度较气膜冷却结构降低70K以上,显示出优异的冷却效果和壁温均匀性,为新型发动机研制奠定了坚实的技术基础。

③点焊:锌及其合金点焊参数范围:板厚0.25~2.54mm,电极直径6~25.4mm,电极压力450~3650N,焊接电流4000~24500A。

  航空燃气涡轮发动机的关键热端部件的工作条件日趋苛刻,因此它们经历一个使用周期后,往往会出现裂纹、烧蚀、变形、磨损等缺陷而失效。这就需要对失效的发动机关键热端部件进行延寿焊接修复。焊接修复与再利用技术是一个极具产业化前景的方向,用焊接修复发动机部件的成本是造一个新部件的10%~20%,而且比制造新部件明显节省生产周期,另外,焊接修复技术可节约Ni、Co、Cr、W、Mo、Re等金属原材料。

  随着新型航空装备技术指标的提高,对耐高温、轻质材料和高性能新结构需求不断增加。蜂窝封严结构就是典型的提升航空发动机性能指标的结构,该结构对小格子蜂窝芯成型/拼焊技术和钎焊技术提出了苛刻要求,受到了欧美国家的长期禁运。制造所钎焊、扩散焊专业组技术人员勇挑重担,分析小格子蜂窝芯特点,研究成功小格子蜂窝芯自动成型和自动拼焊技术与设备,获国家级奖励;同时开展蜂窝封严结构钎焊工艺及其与热处理匹配研究,形成蜂窝封严结构部件制造技术,将蜂窝封严结构推广到所有航空发动机、航天发动机和燃气轮机中广泛应用,显著提高发动机性能,突破国外技术封锁。为满足高推重比发动机对气路封严效果和工作温度高的要求,随后又开发了耐高温蜂窝封严结构、刷式密封结构、指尖密封结构等新结构的制造技术,形成气路封严制造技术体系。

锌具有良好的耐蚀性和较高的力学性能;锌合金主要是锌铜合金(一般含铜量小于2%)和锌铝合金(一般含铝量小于20%),它们主要是用于黄铜的替代品。锌及其合金的焊接比较好,但它们的熔点低(380~500℃),在电弧的高温下易造成锌的蒸发,而气焊时锌的蒸发要少得多,因此最常用的方法是气焊(俗称风焊)。现具体介绍气焊锌及其合金焊接工艺。

  航空钎焊扩散焊技术的领导者

  专用装备是工艺的载体,中航工业制造所一直注重开展专用工艺装备的研究开发。从上世纪70年代起先后开发了真空钎焊炉、真空扩散焊炉、真空电弧钎焊设备,为航空、航天、电子、石化及民用领域提供不同型号真空炉设备和焊接工艺技术,以交钥匙工程形式为军民工业先进技术发展做出贡献。目前中航工业制造所有能力为社会各界提供钎焊、扩散焊技术研发和零件的焊接加工。

焊前准备:

  经过长期的发展,航材院逐渐确立了我国航空焊接技术的领先地位,具有完备的焊接软硬件技术条件。目前设有“钎焊扩散焊研究与工程技术中心”和“熔焊与特种焊”专业组,拥有先进的真空钎焊设备、真空和多气氛扩散焊设备、中压和高压电子束焊机、6kW光纤激光器、惯性摩擦焊机、电阻焊设备、自动弧焊机、焊接机器人、焊接模拟试验机等先进焊接设备,并建成航空电焊条、焊丝、钎焊料的全套生产线,以及钎焊修复和熔焊修复两条焊接修复生产线。航材院已经发展成为航空特种焊接材料研制和定点供应商,是航空焊接技能人员培训和资格认证工作定点单位,是中国焊接学会钎焊及特种连接专委会主任委员单位和秘书处挂靠单位,也是航空焊接工艺及质量检验标准编制的主要负责单位。

图片 3 钎焊原理图

②根据安装和使用要求,将焊缝多余的部分去除修整。

  近些年来根据先进航空钛合金的研制进展,航材院开展了大量的钛合金电子束焊接技术研究,在钛合金焊接质量控制和接头组织性能技术等方面处于国内领先地位。焊接研制的某型发动机钛合金、高温合金转子部件已通过试车考核并进入批产阶段。通过在航空装备制造中采用真空电子束焊接技术,使零件的制造难度降低约40%~50%,结构零件的总重量减少25%~40%。同时,为满足TC21损伤容限型钛合金飞机关键承力部件的设计要求,航材院通过科研攻关,突破了TC21钛合金60mm厚截面电子束焊缝质量控制技术,消除了大厚度截面深熔电子束焊缝气孔、空洞、未熔合及根部钉尖等焊接缺陷,形成了大型复杂结构低应力、小变形电子束焊接制造关键技术,实现了电子束焊接接头综合性能与母材水平相当,在国内首次成功实现大厚度TC21损伤容限型钛合金承力框结构的电子束焊接制造,为TC21钛合金成功应用于飞机大型安全寿命级关键承力部件提供了稳定可靠的关键焊接技术。此外,航材院还研究了大晶粒铌材电子束焊接技术,保证了超导腔复杂结构焊缝内部质量和背面成形。

  钎料选择:通常选用的钎料熔点应低于母材熔点几十度以上,在钎焊温度下能很好地润湿母材和填充钎缝间隙;同时与母材能发生相互扩散作用,以获得牢固的接头;钎料应不含有对母材有害的元素,能满足钎焊接头的力学、物理及化学性能方面的要求。此外,也必须考虑钎料的经济性、应尽量少用或不用稀有金属和贵重金属。

⑤焊工在施焊时,必领戴防毒口罩(面具),而且焊工应处在上风口,减少有毒气体(主要是ZnO)的吸入,损害身体健康。

  在零件钎焊时,首先要对被钎焊零件进行表面处理,包括去油、除氧化膜及在零件表面镀覆镀层等;然后采用紧配合、点焊及夹具定位等方法装配、固定被钎焊零件和钎料,以保证所要求的钎焊间隙。钎料放置后应在周围涂止焊剂,以防止熔化钎料漫流铺展或将焊件与钎焊夹具粘连。钎焊过程中需控制的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间,以保证钎料能充分润湿母材并填充钎焊间隙,形成致密的钎焊接头。

②设备:采用小号的氧乙快焊枪整套装置,型号为H01-2或H01-6,根据被焊件大小和厚度选择合理的焊枪型号和焊嘴型号。

  钎焊/扩散焊:传承与创新的固相焊接技术

④施焊时要全神贯注,因为锌合金熔化时,颜色变化不大,主要看焊缝熔池表面有微小细粒渗出来(就象皮肤出汗)或熔池表面稍有起皱现象,即刻用焊丝把熔池表面那层氧化膜拔掉,露出银白色熔液,再适时添加焊丝。在施焊过程中焊嘴作小圈向前运动,添加焊丝时也应沿着焊缝作小圈摩擦搅拌运动,这样就容易保证焊缝金属的熔合良好。若在施焊过程中熔池液面上出现亮白点,立刻用焊丝将其挑出后再继续焊接;在熔合良好的情况下,尽可能快速焊接,焊枪不要在一个地停。在施焊中发现温度过高以及焊了一部分焊缝,一般应停冷却一会儿再继续焊,这是因为焊接时间长了整体焊件特别是焊缝部位积聚的热量过多引起塌陷,另一方面焊接时间长了焊件焊缝氧化严重引起熔合不良;值得注意的是焊件在施焊过程中以及焊完后没有完全冷却的情况下,千万不要翻动它!

  面对新世纪我国航空航天科技发展大潮,中航工业制造所致力于在金属间化合物材料、单晶高温合金、陶瓷及其复合材料的钎焊与过渡液相扩散焊,单晶/粉末合金、陶瓷/金属、金属基复合材料的放电等离子扩散焊领域开展钎焊/扩散焊技术研究工作,突破蜂窝壁板、涡轮叶片、多孔层板、整体叶盘、气路封严等以钎焊/扩散焊为关键制造技术的新结构工程化制造难题,并实现蜂窝封严、刷式封严环、蜂窝壁板、涡轮导向叶片、火箭发动机推力室和射流盘、以及导向器修复等零部件的批量生产,为航空航天技术研发和型号生产提供更有力的支持。

焊接操作:

  在零件钎焊后,可根据零件使用要求,对被钎焊零件进行后续的扩散热处理,以提高接头力学性能。对于使用钎剂的接头,钎焊后需要将接头清洗干净。

⑤防塌防变形措施:在不妨碍施焊的条件下,用石棉粉(布)或耐火泥或黄土泥等先将孔、洞、沟、间隙等处堵塞;用湿棉(纱)布将施焊处两侧缠裹,以防烧坏其他非焊部分。

  由于钎焊/扩散焊时工件整体加热或钎缝周围大面积均匀加热,因此焊后工件变形小,易于保证工件尺寸,且只要工艺选择得当,可使接头性能与母材相近,同时做到无需加工而“天衣无缝”,因此非常适合精密零件高可靠连接。此外,可根据母材熔点选择比母材熔化温度低的钎料进行焊接,从而避免了钎焊加热对母材组织特性的改变,因此也非常适合异种金属之间,甚至金属与非金属,非金属与非金属之间的连接。

图片 4

  随着先进推进系统的发展,异种金属材料、陶瓷与金属、金属间化合物、定向凝固、单晶叶片、气膜冷却复杂结构高温部件的制造越来越依赖于钎焊/扩散焊技术的不断创新发展,这是进入21世纪以来技术进步的大趋势,因此可以预见,钎焊/扩散焊这一古老的技艺,必将在21世纪科技进步的大潮中迎来久违的春天。(张胜 李菊 静永娟)

④清理:焊单个工件可使用刮刀、锉刀、砂布等清理焊补处表面的氧化层及污物;焊接量大也可用化学方法清理(如盐酸等)。

  航空发动机是钎焊/扩散焊应用最广泛的领域之一。欧美各主要航空发动机制造公司非常重视钎焊/扩散焊技术的研究,通过研制新型钎料和中间层材料、开发新型钎焊/扩散焊工艺和装备,使得钎焊/扩散焊技术逐步从发动机冷端非受力部件扩大到热端受力的关键部件。例如,美国普惠公司JT3D和JT8D发动机压气机静子环,JT9D发动机涡轮叶片、燃油总管、不锈钢热交换器,英国罗罗公司斯贝发动机高压一级涡轮叶片、RB211和V2500发动机钛合金风扇叶片均采用钎焊/扩散焊方法制备。其中仅JT3D发动机上的钎焊组件就已多达220余件。

①焊丝:除了购置锌合金焊丝外,也可利用同质的边角料或废品件熔化成2~4mm细焊丝。

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