[發明專利]基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法

有效

• 申請號: 201610092436.7
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105562885B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 申先念;左飛
• 申請（專利權）人: 江蘇拓平密封科技有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/235
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種刷式密封的新型焊接方法，尤其涉及基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法，屬于密封設備技術領域。

背景技術

目前，刷式密封在汽輪機及燃氣輪機領域的使用越來越廣泛，隨著技術的進步，刷式密封技術開始在飛機發動機、渦輪發動機等大型機械上，由于飛機發動機的使用環境非?？量?，且伴隨著溫度的劇烈變化，傳統的刷封焊接方式只能滿足在800攝氏度以下的環境中使用，而在渦輪發動機中則對焊接有更高的要求。

同時，刷式密封的傳統焊接方式存在幾個缺點：

（1）焊接參數的控制不穩定，焊接后存在虛焊，空鼓，氣穴等現象；

（2）需要引弧、收弧操作過程，容易出現起始點和終點與其他焊接位置的焊接質量不匹配的問題；

（3）由于刷絲排絲密度不均勻會造成焊接過程中熱量傳導不一致，導致刷絲發生變色，熱彎曲，斷裂的現象；

（4）一般采用飽和焊接，焊接過后留有余量，焊接完畢后，根據需要將尺寸，將焊接位置進行打磨修整，而在打磨過程中機油后可能造成過量或者刷絲二次受熱，造成刷絲脫落或斷裂。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中焊接方式不能滿足高溫環境要求的缺陷，提供基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法，利用最先進的3D打印技術，將刷式密封的刷絲連同填縫材料整體熔覆，并對熔覆后的刷封進行檢查補焊，保證焊接的均勻性和可靠性，同時能夠承受1100℃以上的高溫環境。

為解決上述技術問題，本發明采用技術方案如下：

基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟一，定制刷絲和焊材：刷絲材料選用鈷基合金L605，焊材選用中高硬度的鈷粉；

步驟二，制備焊接夾具：依據刷封的規格參數，制作出相應的焊接夾具，并在刷封夾具的內側面設置陶瓷片，陶瓷片的外緣須高出排絲根部，同時在夾具的兩端部連接好壓縮空氣的接口；

步驟三，刷封裝夾，將待焊接的刷封裝入焊接夾具；

步驟四，設定焊接參數：將裝入焊接夾具的刷封，固定在3D打印機的平臺上，設置焊接參數；

步驟五，3D打印焊接：接通焊接夾具的進氣口和排氣口，開啟壓縮空氣開關，調節壓縮空氣的流量，待氣流通暢后，開始3D打印焊接作業；同時，進行焊接監測與調節：在焊接過程中對焊接表面的溫度進行監測，根據監測到的溫度隨時調節壓縮空氣的流量；

步驟六，拆模：3D打印焊接完畢后，拆掉焊接夾具，取出刷封，測量焊接尺寸，若符合設計要求即可完成焊接操作，否則，重復步驟三、四、五、六，直至焊接尺寸符合設計要求。

前述的基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法，其特征在于：所述步驟一中的鈷粉為鈷鉻鎢硅硼合金球形粉末Co55，粒度在300以下。

前述的基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法，其特征在于：所述步驟二中的焊接夾具為“凹”形焊接夾具。

前述的基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法，其特征在于：所述步驟二中的陶瓷片粘貼在刷封夾具的內側面，且陶瓷片外緣高出排絲根部的高度為2-3mm。

前述的基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法，其特征在于：所述步驟四中的焊接參數包括3D打印的起始位置、終止位置，填縫的厚度及打印的行程、厚度、激光能量。

前述的基于鈷粉填縫及3D打印技術的刷式密封焊接方法，其特征在于：所述步驟五中利用紅外溫度計對焊接表面的溫度進行監測。

本發明具有以下的有益效果：

（1）本發明利用3D打印技術，采用粉末顆粒焊材對刷絲根部進行填充式熔覆，保證了刷絲焊接的均勻性和牢固性；

（2）本發明利用3D打印技術的自動化和精確性，解決了起始點和終點與其他焊接位置的焊接質量不一致的問題；

（3）本發明在焊接過程中可以隨時監控焊接的溫度變化，根據溫度變化適當調節壓縮的流量來控制焊接區的溫度，保證了焊接過程中的均勻性和可靠性；

（4）本發明采用的是3D增材打印技術，通過多次的填粉熔覆焊接，逐步達到所需要的尺寸，而摒棄了傳統焊接方法中的打磨的步驟，不存在因為打磨過程中造成的刷絲損傷，有效了保證了焊接后的品質；

（5）采用了耐高溫的L605鈷基合金刷絲母材，以及球形鈷基Co55粉末焊材，保證了焊接材料的一致性和融熔性，焊接后的刷封可以承受1200℃以上的高溫環境，可以在飛機發動機及渦輪發動機中使用；