發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)領(lǐng)域，特別地，涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)零部件會(huì)采用一些潤滑封嚴(yán)材料，作為葉片、蓖齒等零件的封嚴(yán)潤滑層，以提高零件工作效率和使用壽命。一種以銅銀鋅合金結(jié)構(gòu)10作為合金襯套20 (如GH600高溫合金襯套)磨耗封嚴(yán)層的結(jié)構(gòu)中，見圖1，封嚴(yán)蓖齒在旋轉(zhuǎn)過程中與銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層發(fā)生刮摩從而起到潤滑和封嚴(yán)作用。
[0003]現(xiàn)有的銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層通常采用熱噴涂直接將銅銀鋅合金粉末噴涂之合金襯套20。。采用噴涂工藝加工的涂層不宜太厚，而且涂層的結(jié)合力不高。噴涂在加工階段會(huì)出現(xiàn)鼓泡缺陷，且涂層在使用過程中也容易出現(xiàn)氧化、起鼓和剝離掉塊的情況，降低涂層對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的封嚴(yán)潤滑效果，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，以解決現(xiàn)有的封嚴(yán)涂層容易出現(xiàn)氧化、起鼓和剝離掉塊現(xiàn)象的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明一方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，包括以下步驟:
[0007]根據(jù)合金襯套的尺寸預(yù)制銅銀鋅合金環(huán)。
[0008]在合金襯套或銅銀鋅合金環(huán)上鍍制銅層。
[0009]將銅銀鋅合金環(huán)嵌套入合金襯套中形成裝配體，且銅銀鋅合金環(huán)的內(nèi)環(huán)內(nèi)設(shè)有用于將銅銀鋅合金環(huán)壓在合金襯套上的芯棒，銅銀鋅合金環(huán)和合金襯套為過盈配合，過盈量為0.03?0.05毫米；
[0010]將裝配體在還原氣體保護(hù)下，在715?725°C保溫180?240分鐘進(jìn)行擴(kuò)散焊，得到發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。
[0011 ] 進(jìn)一步地，銅層鍍制在銅銀鋅合金環(huán)上，銅層的厚度為0.005?0.008毫米。
[0012]進(jìn)一步地，內(nèi)環(huán)的內(nèi)孔具有8?12°的錐度，芯棒的錐度與內(nèi)孔的錐度一致。
[0013]進(jìn)一步地，裝配體放置在墊塊上進(jìn)行擴(kuò)散焊和冷卻，墊塊設(shè)有用于支撐裝配體的容納槽，銅銀鋅合金環(huán)和合金襯套沿軸向垂直放置在容納槽內(nèi)，容納槽的槽壁與合金襯套相抵。
[0014]進(jìn)一步地，芯棒與內(nèi)孔的接觸面、容納槽的槽底與裝配體的接觸面上均涂設(shè)有阻流劑。
[0015]進(jìn)一步地，在鍍制銅層之前還包括分別采用100%體積比鹽酸溶液和40%體積比的硝酸水溶液對(duì)銅銀鋅合金環(huán)和合金襯套進(jìn)行清洗。
[0016]進(jìn)一步地，過盈量為0.04毫米，擴(kuò)散焊時(shí)，焊接溫度為720°C，焊接時(shí)間為210分鐘。
[0017]進(jìn)一步地，銅銀鋅合金環(huán)由鑄造形成的毛坯，并經(jīng)均勻化熱處理后機(jī)械加工得到。
[0018]進(jìn)一步地，還原氣體為氫氣。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:上述發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層采用銅銀鋅合金環(huán)的形式以便于焊接。同時(shí)由于銅銀鋅合金環(huán)和合金襯套材質(zhì)的物理化學(xué)特性相差大，因而采用銅層作為中間層，改善擴(kuò)散條件，避免擴(kuò)散焊焊縫出現(xiàn)焊接缺陷，并對(duì)焊接條件進(jìn)行優(yōu)化。上述發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，元件采用擴(kuò)散焊的方式焊接，焊接牢固，同時(shí)避免出現(xiàn)銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層氧化、起鼓和剝離掉塊現(xiàn)象。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1是現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是焊接時(shí)、各部件裝配及工裝裝配示意圖；
[0024]圖3是實(shí)施例3的擴(kuò)散焊焊接接頭的金相解剖圖；
[0025]圖4是發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的力學(xué)試驗(yàn)示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明:100、銅銀鋅合金環(huán);200、合金襯套;300、芯棒;400、墊塊;500、支撐墊塊。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0028]本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，包括以下步驟:
[0029]根據(jù)合金襯套200的尺寸預(yù)制銅銀鋅合金環(huán)100。
[0030]在合金襯套200或銅銀鋅合金環(huán)100上鍍制銅層。
[0031]參照圖1，將銅銀鋅合金環(huán)100嵌套入合金襯套200中得到裝配體，銅銀鋅合金環(huán)100的內(nèi)環(huán)內(nèi)設(shè)有與其配合的用于將銅銀鋅合金環(huán)100壓在合金襯套200上的芯棒300，銅銀鋅合金環(huán)100和合金襯套200為過盈配合，過盈量為0.03?0.05毫米。
[0032]將裝配體在還原氣體保護(hù)下，在715?725°C保溫180?240分鐘進(jìn)行擴(kuò)散焊，得到發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。
[0033]現(xiàn)有銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層是通過噴涂工藝，將銅銀鋅合金粉末通過噴槍噴至合金襯套上扁平化及固化后形成。為滿足焊接工藝需要，銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層采用鑄造工藝制造毛坯，毛坯經(jīng)過均勻化熱處理后，加工成焊接用的銅銀鋅合金環(huán)100。銅銀鋅合金環(huán)100采用擴(kuò)散焊的方式焊接在合金襯套200形成銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層。
[0034]合金襯套200通常采用GH600高溫合金材質(zhì)，GH600高溫合金和銅銀鋅合金物理化學(xué)特性相差大，其擴(kuò)散焊縫易出現(xiàn)孔洞、形成脆性相等焊接缺陷。擴(kuò)散焊接時(shí)中間層材料非常重要，可以改善擴(kuò)散條件，減小被焊材料之間的物理化學(xué)特性差異過大造成的熱應(yīng)力以及擴(kuò)散缺陷和孔洞等。在本發(fā)明中確定了與母材成分相近，塑性較好的銅作為中間層。焊前在銅銀鋅合金環(huán)100或合金襯套200上電鍍一層銅。
[0035]擴(kuò)散溫度較低時(shí)，不易形成擴(kuò)散焊縫；當(dāng)溫度較高時(shí)，擴(kuò)散反應(yīng)劇烈，容易形成擴(kuò)散孔洞或這開裂等缺陷。因此擴(kuò)散溫度選擇為715?725°C。此外擴(kuò)散焊工藝需要一定的壓力。參照圖2，一方面，本發(fā)明中將合金襯套200和銅銀鋅合金環(huán)100設(shè)計(jì)成過盈配合，利用兩個(gè)環(huán)形件之間的過盈量提供焊接初始?jí)毫?。由于兩種合金熱膨脹系數(shù)存在差異，焊接過程中利用其在受熱時(shí)所產(chǎn)生的不同膨脹量來提供焊接過程中的壓力。另一方面，銅銀鋅合金環(huán)100的內(nèi)環(huán)內(nèi)設(shè)有芯棒300，芯棒300與銅銀鋅合金環(huán)100的內(nèi)環(huán)配合，將其壓在合金襯套200上，確保在整個(gè)過程中能持續(xù)保證焊接所需的壓力，同時(shí)降低焊接冷卻時(shí)拉應(yīng)力的影響。過盈量為單邊過盈量。芯棒300優(yōu)選為高溫合金制成，避免擴(kuò)散焊時(shí)結(jié)構(gòu)被破壞。
[0036]銅銀鋅合金中的鋅具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，擴(kuò)散焊一般在較高的溫度下進(jìn)行，因而需在還原性氣體的氣體保護(hù)下進(jìn)行擴(kuò)散焊含易揮發(fā)元素的材料。擴(kuò)散焊可在鉬式氫氣氛燒結(jié)爐進(jìn)行，將裝配好的合金襯套200和銅銀鋅合金環(huán)100平穩(wěn)放置于帶鉬式氫氣氛燒結(jié)爐中，加熱、保溫焊接，冷卻過程中持續(xù)通入氫氣，在氫氣氛的保護(hù)下，隨爐冷卻，完成擴(kuò)散焊接。
[0037]上述發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層采用銅銀鋅合金環(huán)100的形式以便于焊接。同時(shí)由于銅銀鋅合金環(huán)100和合金襯套200材質(zhì)的物理化學(xué)特性相差大，因而采用銅層作為中間層，改善擴(kuò)散條件，避免擴(kuò)散焊焊縫出現(xiàn)焊接缺陷，并對(duì)焊接條件進(jìn)行優(yōu)化。上述發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，元件采用擴(kuò)散焊的方式焊接，焊接牢固，同時(shí)避免出現(xiàn)銅銀鋅磨耗封嚴(yán)層氧化、起鼓和剝離掉塊現(xiàn)象。
[0038]可選地，銅層鍍制在銅銀鋅合金環(huán)100上，銅層的厚度為0.005?0.008毫米。該厚度的銅層可保證焊縫的焊接質(zhì)量。
[0039]可選地，參照圖2，內(nèi)環(huán)的內(nèi)孔具有8?12°的錐度，芯棒300的錐度與內(nèi)孔的錐度一致。
[0040]芯棒300和銅銀鋅合金環(huán)100具有錐度，可使芯棒300與銅銀鋅合金環(huán)100的內(nèi)環(huán)貼合，焊接過程中，芯棒300從內(nèi)側(cè)抵抗銅銀鋅合金環(huán)100向內(nèi)的變形，確保焊接過程中所需的壓力。同時(shí)芯棒300可降低冷卻過程中的拉應(yīng)力，降低焊縫出現(xiàn)缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。
[0041 ]可選地，參照圖2，裝配體放置在墊塊400上進(jìn)行擴(kuò)散焊和冷卻，墊塊400設(shè)有用于支撐裝配體的容納槽，銅銀鋅合金環(huán)100和合金襯套200沿軸向垂直放置在容納槽內(nèi)，容納槽的槽壁與合金襯套200相抵。
[0042 ]可選地，芯棒300與內(nèi)孔的接觸面、容納槽的槽底與裝配體的接觸面上均涂設(shè)有阻流