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                      真空釬焊的應用——裂紋修復技術
                      標簽: 真空釬焊
                      2022-12-03  閱讀

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                        【康沃真空網】說起對釬焊的認知,大家的腦海里都會浮現出用電烙鐵和錫絲將電子元件線路連接的情景,這是釬焊連接中最常見的一種焊接方式。通過釬料的熔點不同,釬焊分為硬釬焊和軟釬焊:即釬料熔點溫度低于450℃的釬焊我們稱之為軟釬焊,錫釬焊便屬于軟釬焊;釬料熔點溫度大于450℃的釬焊則稱之為硬釬焊,火焰釬焊、感應釬焊、真空釬焊都屬于硬釬焊。

                        而在航空發動機的加工與制造領域,真空釬焊技術因其無可比擬的優點而被廣泛的應用,比如發動機蜂窩環的釬焊、渦輪導向葉片導流管的釬焊、葉片釬焊修復等眾多案例。

                      真空釬焊的應用——裂紋修復技術

                        有人會問“真空釬焊”無可比擬的優點到底有哪些呢?

                        各位看官先不著急,容我先來說一下真空釬焊的原理:真空釬焊一般都使用真空釬焊爐作為加熱設備,將裝配好釬料的待焊零件放置在真空釬焊爐內,爐內真空度小于2x10-2pa,爐內勻速升溫直至達到釬焊溫度點后進行保溫,到達釬焊溫度點時,釬料開始熔化而母材不熔化,液態金屬潤濕待焊部位,通過毛細流動使熔化的金屬填充滿整個焊縫,從而形成牢固的釬焊接頭。

                        在了解完釬焊原理后,我們可以發現其最大的優點包括幾乎不產生應力變形、異種材料焊接性能優越、抗氧化等,故廣泛應用于結構復雜、帶有內部通道和薄壁特征零部件的焊接。

                      真空釬焊的應用——裂紋修復技術

                      真空釬焊的應用——裂紋修復技術

                        在了解了真空釬焊優勢后,我們發現真空釬焊技術的存在為航空零部件的加工制造領域解決了很多難題。其中一個典型的應用便是葉片的裂紋修復。裂紋是發動機熱端部件長期工作后失效的主要損傷形式之一。

                        通常我們修復裂紋的方式有兩種,一種是熔焊修復,另一種方法便是真空釬焊修復。由于熔焊在修復過程中采用局部加熱,會使焊縫及熱影響區發生較大的變形,對于薄壁零件還可能會產生新的裂紋。而真空釬焊修復采用整體加熱,零件變形小,所以在熱端部件的修復,主要采用方式是真空釬焊修復。

                        真空釬焊修復流程主要包括清理、裂紋填充、真空釬焊及焊后處理四道工序。

                        零件清理方式包括了酸洗剝離保護性鋁硅涂層,氟化物離子清理去除殘余裂紋處氧化物以及高溫凈化處理去除表面殘留積碳,使零件表面保持潔凈狀態。

                        而用于裂紋填充釬料一般采用與葉片基體材料相近的低熔點合金粉末,加入鉻、鎢、鉭及鈷等強化元素和用于降低熔點的硼元素。通過丙酮將釬料稀釋并裝配到注射器中,將注射器針頭對準裂紋部位,緩緩將釬料覆蓋在裂紋表面。

                        然后將裝配好的零件放置在真空爐內,通過依次開啟機械、旋片泵、羅茨泵將爐內真空度抽至低于2x10-2Pa以內,爐體開始勻速升溫,爐內溫度到達真空釬焊保溫溫度點時,釬料金屬達到液相溫度后熔化成液態金屬,在裂紋部位毛細作用下填滿整個裂紋空間。這種工藝擴散均勻,可使釬料金屬擴散到高溫合金粉末和周圍的基體金屬中,同時使殘余的硼從焊接區擴散出去。完成真空釬焊后通過鉗工修整使之恢復到接近圖紙尺寸。

                      真空釬焊的應用——裂紋修復技術

                        針對于真空釬焊裂紋修復技術,國內已經完成了多種材料的葉片的修復技術開發。

                        北京航材院開發了K447A材料葉片的釬焊修復工藝,修復開發過程中采用Co45NiCrWB釬料、釬焊溫度為1180℃、保溫30min的釬焊工藝,成功獲取了致密完整的釬焊接頭,且接頭部位高溫持久性能達到母材的60%以上。

                        沈陽金屬研究所開發了DZ40合金葉片的釬焊修復工藝,修復開發過程中采用Ni-Cr-Co基釬料、釬焊溫度為1170℃、保溫15min的釬焊工藝,成功獲取了致密完整的釬焊接頭且在980℃加載83MPa條件下接頭的持久壽命可達18h。

                        北京的625所開發了K403合金葉片的釬焊修復技術,采用3P1釬料、釬焊溫度為1230℃、保溫10min,進行K403合金葉片釬焊,可以獲得無缺陷的與基體組織相似的釬焊接頭,其1000℃下高溫拉伸強度可以達到基體強度的90%,高溫持久強度可以達到基體強度的70%以上。

                      真空釬焊的應用——裂紋修復技術

                        我相信大家經過上述內容的了解后,對真空釬焊及裂紋修復技術有了進一步的認知。真空釬焊裂紋修復技術的應用不僅可以降低運行成本,還可以提高航空發動機的使用可靠性,在航空發動機的加工與制造領域發揮著重要的作用。

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