银铜基焊料的真空钎焊工艺研究

真空钎焊技术是发动机生产中的重要工艺之一,主要用于静子环、气冷叶片的冷气通道、燃油总管及导管、金属蜂窝封严结构等部件的加工。管路系统燃油管、进油管、通风管的焊接又多采用高频真空钎焊技术。导管高频感应真空钎焊工艺分为两类:一类是固定真空钎焊:另一类是安装真空钎焊。发动机体积大、所要焊接的导管安装空间小、结构复杂,发动机现场焊接多采用安装真空钎焊。安装真空钎焊是指用于装配现场大型零件某部位的真空钎焊,其电源及感应器可方便移动,真空钎焊设备多为便携式。经过试车后的发动机根据要求需要进行多次分解,并再次组装,因此管路要进行脱焊、重复真空钎焊。

对发动机内涵道导管进行安装真空钎焊,钎料为某铜基钎料。由于该钎料熔化温度较高(800~11200 C),而导管材料为1Cr8NiT和GH4033经钻基钎料真空钎焊加热,且又是多次重复加热,对母材影响较大;另外,钎料与母材形成了牢固的结合,导致脱焊后导管表面有凹陷和凸起,再次使用则易导致真空钎焊不合格情况,而更换导管需要分解更多的零件,所以该钎料已不适于脱焊、重复真空钎焊。为了满足原导管的再次使用需求,需要选择一种既满足发动机使用要求,又便于导管脱焊的钎料。

1.钎料简介

银铜基钎料是在AgCu钎料的基础上通过添加多种其他合金元素,如NiMn等,以提高其强度和耐热性。

2.管子规格包括:

直管、弯管等形状。真空钎焊材料有:铜基钎料、银铜基钎料、钎剂、氩气等辅助材料。钎料厚度为0.9mm宽度为2.5mm制成相应直径的钎料环。

3.真空钎焊试验过程

试验选用的导管外径分别为:165、85、125、22 mm,并且分别进行了直管真空钎焊、弯管真空钎焊试验。

3.1真空钎焊参数试验

真空钎焊参数是在原钎料铜基钎料的真空钎焊参数基础上逐步摸索。按原来导管真空钎焊步骤进行真空钎焊,真空钎焊时目测观察外露导管5~7mm段的颜色为深鲜红色时为钎料到温时间。现场试验中,通过目测颜色,判断真空钎焊到温时温度在800~900℃以上,但未到1000℃以上。同时,试验中在导管中放置热电偶,并尽量接触到导管内壁,但由于高频真空钎焊时间短,且电偶不能放置在钎料上,因此测量的数据为参考值,实际温度应大于该测试温度值。试验中电偶显示温度为790℃,因此钎料实际真空钎焊温度大于790℃。

通过目测 X光检测,初步确定真空钎焊参数,包括:钎料用量、电流、加热时间等。通过初步试验了解该钎料的可焊性,试验表明:该钎料流动性较好。

3.2 外观和X光检测

按导管真空钎焊质量标准对焊缝进行检测。

目测检测:真空钎焊后衬套与导管焊缝应当是凹下的新月形圆滑连接,外观焊缝100%连续,除部分导管存在焊瘤,外观质量符合要求。

X光检测:检测指标符合原技术标准对真空钎焊质量的要求,结论合格。

3.3金相检验

沿焊后导管轴向解剖,进行金相检验:每根导管的真空钎焊总长应不小于3mm导管与衬套外焊缝圆滑连接,检验结果与X光探伤结果相符,其中真空钎焊间隙最小0.02mm最大02mm,均匀形成钎缝,说明钎料流动性、填充间隙效果较好。

3.4脱焊、重复真空钎焊试验

在真空钎焊试验及检测合格的基础上,进行了导管脱焊、重复真空钎焊试验。脱焊加热参数参考真空钎焊参数,当到达真空钎焊温度后,将感应装置与导管脱离。试验中:脱焊时导管不熔化,脱焊后导管表面质量较好。即脱焊效果较好。脱焊后的导管经正常抛光清理重新进行再真空钎焊,真空钎焊质量较好。试验表明:采用银铜基钎料顺利达到导管之间脱离的效果。

为了确定采用银铜基钎料对基体的影响,同时考察导管在多次加热下基体材料晶粒的长大情况,进行了晶粒度检测。分别对试样进行了 5次加热和9次加热,解剖后试样晶粒度检查,试验表明采用银铜基钎料真空钎焊重复加热9次对基体无影响。

3.5 拉伸对比试验

为了进一步验证钎料性能,我们分别对铜基钎料和银铜基钎料真空钎焊后的导管进行了拉伸检测,两对导管拉伸后均断在衬套中间,钎缝无影响。说明在真空钎焊质量合格的情况下,两种钎料真空钎焊的强度远大于零件强度。

通过上述试验和相关检测表明:银铜基钎料真空钎焊性能较好,导管安装真空钎焊质量满足要求,脱焊效果较好,可用于重复真空钎焊,达到试验目的。

4 用情况

根据试验得出的工艺、参数对该钎料的可真空钎焊性进行评审,完成了后续各类导管真空钎焊试验,最终进行了参数确认,通过试验得出的工艺及参数已成功运用于某型发动机导管等零件的真空钎焊。

5结论

5.1某银铜基钎料真空钎焊性能较好,脱焊性能优于原高温铜基钎料,满足发动机导管安装真空钎焊、脱焊的需要。

5.2该钎料导管安装真空钎焊、脱焊工艺试验确定的工艺及参数,可应用于发动机研制和修理。