專(zhuān)利名稱(chēng)：一種采用真空電子束釬焊發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片端蓋的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片端蓋焊接的一種采用真空電子束釬焊 發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片端蓋的方法。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片端蓋的焊接均采用真空釬焊的方法進(jìn)行連接，由于真空釬 焊焊接工藝的特殊性，在焊接前首先需要對(duì)焊接面進(jìn)行機(jī)械清理，然后，裝入真空室，進(jìn)行 加熱、焊接。由于渦輪葉片端蓋處的空間位置非常狹窄，清理工具可達(dá)性差，且端蓋處的氧 化皮往往較厚，機(jī)械清理難以實(shí)現(xiàn)有效清除，達(dá)不到焊接要求；而且，在加熱釬焊過(guò)程中，是 對(duì)渦輪葉片的非釬焊區(qū)域和釬焊區(qū)整體進(jìn)行加熱，非釬焊區(qū)域也同樣經(jīng)歷了高溫過(guò)程，使 得材料的性能有所下降，導(dǎo)致葉片的使用壽命下降。而且加熱過(guò)程長(zhǎng)、能量利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有效清理渦輪葉片端蓋表面，不破壞渦輪葉片非釬焊區(qū) 域材料性能的一種采用真空電子束釬焊發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片端蓋的方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方 案是，利用電子束能量密度高、易于控制等特點(diǎn)，采用電子束掃描控制系統(tǒng)，基于特定波形 的掃描信號(hào)對(duì)經(jīng)過(guò)發(fā)散的電子束實(shí)施設(shè)計(jì)掃描，將點(diǎn)熱源轉(zhuǎn)化為面熱源，在真空環(huán)境下實(shí) 現(xiàn)對(duì)材料的局部加熱從而實(shí)現(xiàn)電子束釬焊。其焊接步驟是1.用高壓水噴砂處理技術(shù)對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行焊前處理，水壓6MPa，選用200 250 目的碳化硅粉末，進(jìn)行表面處理后，將端蓋安裝于葉片頂孔處；2.用丙酮有機(jī)溶劑，將粉狀釬料調(diào)成糊狀，并均勻涂于釬焊縫接頭附近，置入真空 度大于10_2Pa的真空工作室中；3.調(diào)節(jié)電子槍工作距離為600 700mm，給電子槍施加60kV高壓，電子槍聚焦線(xiàn) 圈電流為800 1050mA，打開(kāi)電子束掃描系統(tǒng)，掃描方式為圓形、掃描頻率為1000Hz ；以?huà)?描點(diǎn)數(shù)為30 50對(duì)被焊區(qū)域進(jìn)行掃描并對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行加熱；4.利用紅外測(cè)溫儀對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行溫度檢測(cè)，以30 40mA/min的速度增加束流， 待加熱區(qū)域溫度自室溫以135 165°C /min的速度上升至1135°C 1160°C時(shí)停止增加束 流，保溫3 5分鐘，之后以10 20mA/min的速度減小束流至0mA。本發(fā)明采用高壓水噴砂處理的方法對(duì)渦輪葉片的待焊區(qū)域表面進(jìn)行清理，可以有 效地去除氧化皮，及端蓋表面處的油污等異物；采用高能量密度的電子束對(duì)被焊件進(jìn)行局 部加熱，有效的保護(hù)了非釬焊區(qū)域材料的性能，將加熱過(guò)程對(duì)渦輪工作葉片的影響降為最 低，從而有利于提高渦輪葉片的工作壽命；采用高能量密度的電子束對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行加熱， 使溫度迅速達(dá)到釬料熔化溫度，完成一次釬焊加熱過(guò)程只需要十幾分鐘甚至幾分鐘，使加 工效率提高數(shù)倍，且能量利用率非常高。本發(fā)明采用電子槍掃描系統(tǒng)實(shí)施電子束掃描，實(shí)現(xiàn) 加熱區(qū)域溫度的均勻性。
具體實(shí)施例方式采用SS-2液體噴砂機(jī)將渦輪工作葉片端蓋待釬區(qū)域采用高壓水噴砂處理后，將 端蓋安裝于葉片頂孔處；將調(diào)和的糊狀釬料均勻涂于釬焊縫接頭附近，置入真空工作室中； 用專(zhuān)用工裝夾具，將葉片周?chē)鷦?chuàng)建成等高熱容環(huán)境；利用真空系統(tǒng)獲得10_2Pa以上真空 度；將電子槍工作距離調(diào)節(jié)為600 700mm，給電子槍施加高壓60kV，給電子槍燈絲通電流 對(duì)燈絲進(jìn)行加熱，調(diào)節(jié)電子槍聚焦線(xiàn)圈電流在800 1050mA范圍內(nèi)；打開(kāi)電子束掃描系統(tǒng)， 使電子束處于發(fā)散工作狀態(tài)，設(shè)定電子束掃描參數(shù)，掃描點(diǎn)數(shù)為30 50，將掃描類(lèi)型設(shè)定 為圓形，掃描頻率設(shè)定為1000Hz ；發(fā)射電子束，開(kāi)始對(duì)葉片待釬焊區(qū)域進(jìn)行快速加熱，利用 紅外測(cè)溫儀對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行溫度檢測(cè)，以30 40mA/min的速度增加束流，待加熱區(qū)域溫度 自室溫以135 165°C /min的速度上升至1135°C 1160°C時(shí)停止增加束流，開(kāi)始實(shí)施3 5分鐘保溫處理，之后以10 20mA/min的速度減小束流，降溫至室溫。完成渦輪工作葉片 端蓋的整個(gè)電子束釬焊過(guò)程。實(shí)施例一焊接FWP14發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪工作葉片端蓋。1.用高壓水噴砂處理技術(shù)對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行焊前處理，水壓6MPa，選用200 250 目的碳化硅粉末，進(jìn)行表面處理后，將端蓋安裝于葉片頂孔處；2.用丙酮等有機(jī)溶劑，將粉狀釬料調(diào)成糊狀，并均勻涂于釬焊縫接頭附近，置入真 空度大于10_2Pa的真空工作室中；3.調(diào)節(jié)電子槍工作距離為600 700mm，給電子槍施加60kV高壓，電子槍聚焦線(xiàn) 圈電流為800 1050mA，打開(kāi)電子束掃描系統(tǒng)，掃描方式為圓形、掃描頻率為1000Hz ；以?huà)?描點(diǎn)數(shù)為30，對(duì)被焊區(qū)域進(jìn)行掃描并對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行加熱；4.利用紅外測(cè)溫儀對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行溫度檢測(cè)，以30 40mA/min的速度增加束流， 待加熱區(qū)域溫度自室溫以140 160°C /min的速度上升至1160°C時(shí)停止增加束流，保溫 3 5分鐘，之后以10 20mA/min的速度減小束流至0mA。實(shí)施例二焊接X(jué)XXX發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪工作葉片端蓋。(1)用高壓水噴砂處理技術(shù)對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行焊前處理，水壓6MPa，選用200 250 目的碳化硅粉末，進(jìn)行表面處理后，將端蓋安裝于葉片頂孔處；(2)用丙酮等有機(jī)溶劑，將粉狀釬料調(diào)成糊狀，并均勻涂于釬焊縫接頭附近，置入 真空度大于10_2Pa的真空工作室中；(3)調(diào)節(jié)電子槍工作距離為600 700mm，給電子槍施加60kV高壓，電子槍聚焦線(xiàn) 圈電流為800 1050mA，打開(kāi)電子束掃描系統(tǒng)，掃描方式為圓形、掃描頻率為1000Hz ；以?huà)?描點(diǎn)數(shù)為50，對(duì)被焊區(qū)域進(jìn)行掃描并對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行加熱；(4)利用紅外測(cè)溫儀對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行溫度檢測(cè)，以30 40mA/min的速度增加束 流，待加熱區(qū)域溫度自室溫以135 150°C /min的速度上升至1135°C時(shí)停止增加束流，保 溫3 5分鐘，之后以10 20mA/min的速度減小束流至0mA。
權(quán)利要求
一種采用真空電子束釬焊發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片端蓋的方法，其特征是(1)用高壓水噴砂處理技術(shù)對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行焊前處理，水壓6MPa，選用200～250目的碳化硅粉末，進(jìn)行表面處理后，將端蓋安裝于葉片頂孔處；(2)用丙酮有機(jī)溶劑，將粉狀釬料調(diào)成糊狀，并均勻涂于釬焊縫接頭附近，置入真空度大于10 2Pa的真空工作室中；(3)調(diào)節(jié)電子槍工作距離為600～700mm，給電子槍施加60kV高壓，電子槍聚焦線(xiàn)圈電流為800～1050mA，打開(kāi)電子束掃描系統(tǒng)，掃描方式為圓形、掃描頻率為1000Hz；以?huà)呙椟c(diǎn)數(shù)為30～50對(duì)被焊區(qū)域進(jìn)行掃描并對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行加熱；(4)利用紅外測(cè)溫儀對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行溫度檢測(cè)，以30～40mA/min的速度增加束流，待加熱區(qū)域溫度自室溫以135～165℃/min的速度上升至1135℃～1160℃時(shí)停止增加束流，保溫3～5分鐘，之后以10～20mA/min的速度減小束流至0mA。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片端蓋焊接的一種采用真空電子束釬焊發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片端蓋的方法。本發(fā)明用高壓水噴砂處理技術(shù)對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行焊前處理，釬料均勻涂于釬焊縫接頭附近；調(diào)節(jié)電子槍工作距離和電子槍聚焦線(xiàn)圈電流以圓形掃描方式進(jìn)行掃描；并對(duì)釬焊區(qū)域進(jìn)行加熱。本發(fā)明采用高壓水噴砂處理的方法對(duì)渦輪葉片的待焊區(qū)域表面進(jìn)行清理，可以有效地去除氧化皮及端蓋表面處的油污等異物；采用高能量密度的電子束對(duì)被焊件進(jìn)行局部加熱，有效的保護(hù)了非釬焊區(qū)域材料的性能，將加熱過(guò)程對(duì)渦輪工作葉片的影響降為最低，從而有利于提高渦輪葉片的工作壽命；完成一次釬焊加熱過(guò)程只需要十幾分鐘甚至幾分鐘，使加工效率提高數(shù)倍；且能量利用率非常高。
文檔編號(hào)B23K1/005GK101890549SQ20101025432
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者付鋼, 劉昕, 李晉煒, 胡剛 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所