[發(fā)明專利]一種單晶渦輪葉片耐磨塊的焊接夾具和焊接方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010634885.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111730267A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐宇;彭瀟禾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州乾鼎科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): B23K37/04
• 分類號(hào): B23K37/04;B23K3/08;B23K1/008
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發(fā)明公開(kāi)了一種單晶渦輪葉片耐磨塊的焊接夾具和焊接方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。該焊接夾具包括夾具本體、上側(cè)夾持端、下側(cè)夾持端和內(nèi)槽口；所述內(nèi)槽口為矩形凹槽，開(kāi)設(shè)于所述夾具本體的一側(cè)面上，矩形凹槽的上下兩側(cè)分別為上側(cè)夾持端和下側(cè)夾持端，所述上側(cè)夾持端上開(kāi)設(shè)螺孔；當(dāng)所述單晶渦輪葉片的葉冠伸入所述內(nèi)槽口后，將螺絲擰入螺孔中實(shí)現(xiàn)對(duì)葉冠的固定。采用該夾具進(jìn)行真空釬焊，解決了焊接過(guò)程中焊縫過(guò)大、焊不實(shí)與焊接變形等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單晶渦輪葉片耐磨塊焊接方法。

背景技術(shù)

渦輪葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)中的核心熱端部件，承受著高溫、高應(yīng)力、高轉(zhuǎn)速、環(huán)境腐蝕等工況條件。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃機(jī)輪機(jī)的發(fā)展，渦輪前進(jìn)口溫度不斷提高，單晶渦輪葉片正在被廣泛使用，并且葉片結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越精細(xì)，精度要求越來(lái)越高。

中大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)多數(shù)采用葉片與渦輪盤分體結(jié)構(gòu)。葉片采用榫齒結(jié)構(gòu)與渦輪盤組裝在一起，一般情況下相鄰葉片葉冠間隙在0.1-0.5mm之間。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行過(guò)程中，由于葉片振動(dòng)或者高溫變形，相鄰葉片葉冠不可避免的發(fā)生碰撞和摩擦。一旦葉冠由于碰撞和摩擦發(fā)生變形或磨損，將導(dǎo)致葉片間隙過(guò)大，從而導(dǎo)致葉片振動(dòng)過(guò)大，葉片易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)報(bào)廢。因此相鄰葉片葉冠一般都采用高溫耐磨塊進(jìn)行間隔。

高溫耐磨塊采用氬弧焊或真空釬焊連接于葉片葉冠接觸面，氬弧焊一般用于低壓渦輪葉片耐磨塊的焊接，承溫能力較低，真空釬焊可以焊接承溫能力較高的耐磨塊，多用于高壓渦輪葉片。目前耐磨塊真空釬焊通常是將耐磨塊與葉片葉冠待焊接面通過(guò)工裝進(jìn)行組合，然后利用氬弧焊點(diǎn)焊將耐磨塊與葉冠連接，在耐磨塊與葉冠接縫處涂抹釬焊料，放入真空釬焊爐中進(jìn)行焊接。這種方法盡管能夠保證耐磨塊與葉片葉冠位置的對(duì)接，但是由于氬弧焊點(diǎn)焊溫度較高，容易產(chǎn)生局部變形，釬焊料在真空釬焊過(guò)程中容易發(fā)生流淌，并且焊縫部位間隙容易過(guò)大，易導(dǎo)致焊接缺陷，進(jìn)而在葉片試車過(guò)程中出現(xiàn)耐磨塊掉落現(xiàn)象。并且這種焊接方法易在葉冠產(chǎn)生再結(jié)晶缺陷，而單晶葉片中不允許存在再結(jié)晶缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前單晶葉片葉冠與耐磨塊在真空釬焊中出現(xiàn)的上述不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種單晶渦輪葉片耐磨塊的焊接夾具和焊接方法，解決焊接過(guò)程中焊縫過(guò)大、焊不實(shí)與焊接變形等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種單晶渦輪葉片耐磨塊的焊接夾具，包括夾具本體、上側(cè)夾持端、下側(cè)夾持端和內(nèi)槽口；其中：所述內(nèi)槽口為矩形凹槽，開(kāi)設(shè)于所述夾具本體的一側(cè)面上，矩形凹槽的上下兩側(cè)分別為上側(cè)夾持端和下側(cè)夾持端，所述上側(cè)夾持端上開(kāi)設(shè)螺孔；當(dāng)所述單晶渦輪葉片的葉冠伸入所述內(nèi)槽口后，將螺絲擰入螺孔中實(shí)現(xiàn)對(duì)葉冠的固定。

所述焊接夾具的材質(zhì)為高純石墨。

所述內(nèi)槽口的尺寸(厚度與寬度)按照所要焊接葉片葉冠形狀進(jìn)行加工，內(nèi)槽口厚度(高度)比實(shí)際葉冠厚度大1-2mm，夾具下側(cè)夾持端比上側(cè)夾持端長(zhǎng)2-5mm。

所述螺孔的直徑大于5mm，并且螺口位置靠近夾具上側(cè)夾持端的外端面，以避免螺孔位置與內(nèi)槽中放置耐磨塊位置重疊。

所述內(nèi)槽口的內(nèi)側(cè)面均采用剛玉涂料均勻涂抹，防止夾具與鑄件和釬焊料在高溫下發(fā)生反應(yīng)。

所述剛玉涂料是采用320目純Al₂O₃粉與硅溶膠按照(5～10):1的重量比例均勻混合而成，或者，所述剛玉涂料直接采用單晶葉片陶瓷型殼用面層涂料；所述剛玉涂料涂抹后經(jīng)干燥后方可使用。

利用所述焊接夾具進(jìn)行的單晶渦輪葉片耐磨塊的焊接，是通過(guò)釬焊工藝將單晶渦輪葉片葉冠與耐磨塊焊接在一起，具體包括如下步驟：

(1)將耐磨塊與葉片葉冠接觸面清理干凈，均勻涂抹釬焊料后，將耐磨塊放入焊接夾具的內(nèi)槽口內(nèi)側(cè)(耐磨塊與內(nèi)槽口內(nèi)側(cè)面緊密貼合)；