[發明專利]一種薄壁密排孔柱復雜結構層板的焊接方法

在審

• 申請號: 202011223705.1
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112453673A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 鄒文江;程耀永;陳波;李思思;李文文
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B23K15/06
• 分類號: B23K15/06
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發明公開一種薄壁密排孔柱復雜結構層板的焊接方法，包括：裝配組合底板(1)和蓋板(2)；在底板(1)和蓋板(2)的外表面分別裝配壓板(7)；用金屬薄板包裹組合好的底板(1)、蓋板(2)和壓板(7)，對包套(8)的開口進行封焊，在焊縫(9)的位置留開口；對焊縫(9)處留下的開口進行封口；對完成封口的包套進行底板(1)和蓋板(2)之間的氣體加壓擴散焊接，氣體壓力1～20MPa，保溫溫度1050～1250℃，保溫時間1～5h；去除包套(8)和壓板(7)，得到焊好的薄壁密排孔柱復雜結構層板。本發明解決了薄壁密排孔柱復雜結構層板的擴散焊接問題，實現精密的尺寸精度控制，得到高強度、高焊合率的多孔層板。

技術領域

本發明屬于薄壁復雜結構件焊接技術領域，具體涉及一種薄壁密排孔柱復雜結構層板的焊接方法。

背景技術

在航空、航天、燃氣輪機等領域，隨著科學技術的不斷發展進步，發動機的燃燒室對材料的耐高溫性能和結構的減重效果提出了更高的要求，而薄壁密排孔柱層板結構在降低零件重量的同時，又具備高效冷卻的能力，能很好地兼顧冷卻與減重兩個方面的性能要求。密排孔柱復雜結構層板冷卻又稱為準發散冷卻，集沖擊冷卻、對流冷卻與氣膜冷卻于一身，是目前冷卻效率最高的復合冷卻技術方案之一。

有資料表明，國外多孔層板制造主要采用了光化學蝕刻技術和釬焊/擴散焊技術。圖1為薄壁密排孔柱復雜結構層板的示意圖，如圖所示，一個多孔層板是由兩層或更多層耐熱金屬薄片(底板1和蓋板2)釬焊/擴散焊而成的，每層金屬薄片均為具有通孔5或6的預成型結構，每層金屬薄片的表面上具有相應形式的表面凸臺4。這種薄壁密排孔柱層板結構復雜，制造技術難度大，由于釬焊/TLP擴散焊焊縫存在接頭脆性，耐溫不足，焊后難以進行變形加工，以及拼焊時存在焊縫開裂等問題，因此，從提高性能和可靠性，以及提高后續變形和焊接加工工藝性角度考慮，傾向采用性能更好的擴散焊工藝。

對于薄壁“弱剛性”復雜結構的層板焊接，存在尺寸精度控制困難的問題，尤其是高溫合金的多孔層板結構，擴散焊需要在高溫下施加均勻的壓力，以保證必要的結合率和避免過度變形，對于大面積薄板在焊接時施加均勻的壓力尤其困難。常規擴散焊壓力需通過壓頭或模具來保證，但是在高溫下，模具受到強度、剛度不足、蠕變變形、膨脹錯位、壓力傳遞不均、以及零件原始加工配合精度不足等因素影響，難以保證與大面積層板的緊密吻合，均勻施壓。

發明內容

鑒于現有技術的上述情況，本發明的目的是提供一種基于氣體加壓擴散焊的薄壁密排孔柱復雜結構層板的焊接方法，以實現薄壁復雜結構層板的精密焊接成形，同時焊接接頭滿足高強度、高焊合率的要求。

本發明的上述目的是通過以下技術方案來實現的：

一種薄壁密排孔柱復雜結構層板的焊接方法，具體步驟如下：

在底板和蓋板側邊分別焊接定位點，將底板和蓋板按四周定位孔裝配組合在一起，防止板材間錯位，其中底板的通孔和蓋板的通孔位置錯開；

在組合好的底板和蓋板的外表面分別裝配壓板，用金屬箔將兩塊壓板的側面點焊固定，使底板、蓋板和壓板組成一個整體；

用金屬薄板包裹組合好的底板、蓋板和壓板，對包套的開口處進行封焊，在焊縫的位置留2～10mm的開口；

采用真空電子束焊對焊縫處留下的開口進行封口；

對完成封口的包套進行底板和蓋板之間的氣體加壓擴散焊接，工藝參數為：氣體壓力1～20MPa，保溫溫度1050～1250℃，保溫時間1～5h；

去除包套和壓板，得到焊好的薄壁密排孔柱復雜結構層板，對層板的焊合率和內腔壓下量進行檢驗。

優選地，薄壁密排孔柱復雜結構層板可以是兩層或多層。

優選地，薄壁密排孔柱復雜結構層板材料為高溫合金及不銹鋼的同種或異種材料。