[發明專利]高溫鈦合金復雜溝槽結構面板與法蘭液相擴散連接方法

無效

• 申請號: 200610152960.5
• 申請日: 2006-09-21
• 公開（公告）號: CN101148000A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 毛建英;李海剛;寧立芹;梁德彬
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所
• 主分類號: B23K20/16
• 分類號: B23K20/16;B23K20/26;B23K37/053
• 代理公司: 核工業專利中心
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明涉及一種高溫鈦合金復雜溝槽結構面板與法蘭液相擴散連接方法，特別是一種適用于發動機頭部噴注器的高溫鈦合金復雜溝槽結構面板與法蘭液相擴散連接方法。

背景技術

目前在發動機頭部噴注器研究方面，根據發動機頭部噴注器設計結構的不同曾開展過不銹鋼結構釬焊、不銹鋼及鈦合金層板結構擴散焊等方法的研究。但是對于迷宮式復雜通道結構噴注器焊接方法未見報導。該結構的焊接難點在于：1.面板為復雜迷宮式溝槽結構，與法蘭連接后形成復雜的迷宮式通道結構，連接形式為面接觸連接，用普通熔化焊接方法根本無法焊接。2.面板上分布有大量的直徑為0.1mm的小孔，采用普通釬焊方法易使釬料流入噴注小孔從而發生堵塞。3.普通加壓固態擴散焊由于所需焊接壓力較大易使被焊接件發生變形，從而導致噴注小孔變形，影響產品的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫鈦合金復雜溝槽結構面板與法蘭液相擴散連接方法，該方法采用超薄高強鈦合金作為中間層材料，采用液態擴散加凝固后擴散處理的工藝，使中間層材料在連接溫度下熔化形成液態并與被焊接件之間發生快速擴散，在低于連接溫度下保溫進行凝固后擴散處理形成牢固的接頭，從而實現了高溫鈦合金復雜通道與法蘭液相擴散連接的要求。

實現本發明目的的技術方案：高溫鈦合金復雜溝槽結構面板與法蘭液相擴散連接方法，包括以下步驟：(1)對被焊接件高溫鈦合金復雜溝槽結構面板和法蘭進行焊前表面處理；(2)在焊前將中間層材料點焊于高溫鈦合金復雜溝槽結構面板或法蘭的表面；(3)將被焊接件安裝在焊接夾具上；(4)在真空爐中對被焊件進行加熱，當被焊接件升溫至連接溫度930～980℃后中間層材料熔化形成液態，此時中間層材料與被焊接件表面之間發生快速擴散；被焊接件在連接溫度930～980℃時保溫30～60分鐘，當溫度低于連接溫度時中間層材料與被焊接件表面凝固，對凝固后的中間層材料與被焊接件進行擴散后處理，即在凝固后擴散后處理溫度800～900℃時保溫30～180分鐘；隨爐冷卻至100℃以下。

本發明的效果：1.采用液相擴散焊接方法可使高溫鈦合金復雜溝槽結構面板與法蘭實現牢固可靠的連接，焊接后的產品在6.0MPa液壓條件下和4.0MPa氣壓條件下保持5分鐘以上時不產生泄漏，完全滿足設計指標要求。2.采用超薄高強鈦合金中間層材料及液相擴散焊接加凝固擴散后處理的工藝，可使高溫鈦合金復雜溝槽結構面板與法蘭的接頭形成成分均勻過渡的組織，而且由于中間層很薄，熔化后不易堵塞噴注小孔；中間層材料在焊前需牢固地預置在被焊接件表面之間，采用小功率貯能點焊技術及設備將中間層材料點焊在被焊接件表面，點焊后的焊點小、無毛刺，提高面板與法蘭的焊接質量。3.焊接夾具在整個加熱液相擴散焊接過程中，能夠始終夾緊被焊接件，保證被焊接件之間的緊密接觸，從而保證大面積焊接的質量。

附圖說明

圖1為被焊接件與焊接夾具裝配示意圖。

圖中：1.面板；2.法蘭；3.釬縫；4.墊塊；5.下夾板；6.上夾板；7.螺栓；8.螺母。

具體實施方式

實施例1

(1)對被焊接件高溫鈦合金復雜溝槽結構面板和法蘭進行焊前表面處理：使用去污劑去除被焊接件表面的油污，對被焊接件表面進行酸洗。

(2)在焊前將中間層材料超薄高強鈦合金層預置于面板與法蘭之間：采用小功率貯能點焊設備將中間層材料超薄高強鈦合金層點焊在高溫鈦合金復雜溝槽結構面板或法蘭的表面。

(3)將被焊接件裝配到焊接夾具上：將組裝好的面板1和法蘭2置于焊接夾具的下夾板5上，然后將墊塊4放置在面板1上，再將上夾板6壓在墊塊4上，通過螺栓7連接上夾板6和下夾板5，上緊與螺栓7配合的螺母8使上夾板6和下夾板5受壓從而夾緊被焊件面板1和法蘭2。

(4)將裝配好的被焊接件及其焊接夾具放入真空爐中進行真空焊接：在真空爐中對裝配后的被焊接件及其焊接夾具進行整體加熱，當被焊接件升溫至連接溫度930℃后中間層材料熔化形成液態，此時中間層材料與被焊接件高溫鈦合金復雜溝槽結構面板和法蘭之間發生快速擴散；被焊接件在連接溫度930℃時保溫30分鐘，當溫度低于連接溫度930℃時中間層材料與被焊接件表面凝固，對凝固后的中間層材料與被焊接件進行凝固后擴散后處理，即在凝固后擴散處理溫度800℃時保溫30分鐘，此時高溫鈦合金復雜溝槽結構面板和法蘭之間形成牢固的接頭；隨爐冷卻至100℃以下時高溫鈦合金復雜溝槽結構面板和法蘭形成更加牢固的連接。