高频焊接等钎焊技术在国内航空发动机制造中的
admin 添加于 2016-01-07 08:54
高频焊接等钎焊技术在国内航空发动机制造中的应用
在连接材料的方法中，钎焊是人类最早使用的方法之一。第二次世界大战后，由于航空、航天、核能和电子等新技术的飞速发展，以及新材料、新结构的采用，对连接技术提出了更高的要求，钎焊技术因此受到人们更多的关注，开始以前所未有的速度发展起来并出现了许多新的钎焊方法。钎料品种日益增多，因此，其应用范围日益扩大。特别是当今航空事业不断发展，新型号机不断问世，钎焊在航空发动机焊接构件的连接上发挥着越来越重要的作用。
目前，真空钎焊、感应钎焊、火焰钎焊、炉中保护气氛钎焊、电弧钎焊等钎焊技术非常广泛地应用于航空发动机重要部件的制造中。
（1）真空钎焊技术的应用。 目前，真空钎焊广泛应用于作为各型号发动机封严构件的蜂窝结构。蜂窝结构由蜂窝芯和壳体组成，壳体材料一般为不锈钢或高温合金，蜂窝材料一般为GH536 镍基高温合金薄带材料。它的钎焊是将钎料预置在蜂窝芯格内，然后将蜂窝与壳体组合装配，最后采用真空钎焊方法进行钎焊。钎焊接头强度约为母材的50%。压气机成组静子叶片也是采用这种钎焊方法制造的。它由内外环和10 余个叶片通过真空钎焊连接为一整体，该结构已装机使用数百台。 另外，真空钎焊还应用于涡轮导向器、导流叶片、扩散器、火焰筒、油滤等部件的制造。图1 为真空纤焊焊接的涡轮导向器、火焰筒。
（2）高频焊接感应钎焊与火焰钎焊技术。 发动机燃油总管和油路导管绝大部分接头采用的都是高频焊接感应钎焊与火焰钎焊技术。母材一般为不锈钢和高温合金。这些接头是采用银基或铜基钎料，以高频感应加热或氧-乙炔火焰作为热源进行连接。 低温工作的油滤钎焊也可采用火焰钎焊法，所用钎料为软钎料。
（3）炉中保护气氛钎焊。 这种工艺技术主要应用于防止基体材料和钎料中易氧化元素烧损的钎焊工艺中。钎料含有高蒸气压元素Cu、Mn 的组件钎焊，所用保护气体为高纯氩气，如发动机换热器构件和白铜封严件的钎焊。
（4）真空电弧钎焊。 真空电弧钎焊主要应用于航空发动机涡轮叶片叶冠耐磨片的钎焊。这种钎焊方法适合整体加热敏感的材料或结构以及分步钎焊，操作复杂，工艺参数要求精确，工装调控要求精密。
2 钎焊面临的新课题
（1）第三代特别是第四代新型号发动机结构，出现了许多新材料、新结构的钎焊连接，如Ti 合金、NiAl金属间化合物、TiAl 金属间化合物、Ni 基单晶合金等新材料的钎焊等。另外，还涉及TiAl 金属间化合物与高温合金异种材料的钎焊，需要解决异种材料钎焊所用钎料及装配定位焊问题。这些都是目前比较前沿的钎焊技术问题。
（2）提高和改善钎焊接头力学性能。一般钎焊接头强度仅为基体母材的一半，是不能满足先进航空发动机连接结构件性能要求的。需要改进钎焊材料及工艺技术，使钎焊接头力学性能在原有的基础上得到提高，首先要开展钎焊+ 扩散工艺的研究工作，寻求提高钎焊接头强度的新途径。其次，要开发采用新钎料，改善钎焊接头的性能。发动机上许多受力不大的管路件的火焰钎焊连接采用的是铜基钎料，而在研新型发动机的这些管组件大部分需要采用真空钎焊连接，所用钎料为镍基钎料。镍基钎料钎焊的接头虽强度较高，但塑性较差。因此，应开展采用钯基钎料钎焊油路导管及燃油总管研究工作，以提高钎焊接头的塑性。
（3）要开展真空钎焊修补航空发动机难熔焊材料制造的导向叶片铸造缺陷的修补工艺技术研究，以扩展钎焊的应用领域。由于航空发动机性能的提高，其导向叶片采用了新材料, 其中一些新材料含有较多的铝、钛，难以熔焊。这使得导向叶片铸造时产生的超标缺陷不能用常规的熔焊方法实现修补。此类叶片铸造缺陷采用真空钎焊进行修补则是目前广泛使用的有效方法。开展这项研究工作主要解决的问题是研究确定既有良好工艺性能，又能满足叶片使用要求的钎料和填充缺陷加强毛细作用的合金粉制剂。
（4）钎焊工艺参数、工艺程序的优化和进一步量化、细化，使其更加完善和更具操作性，这是改进传统钎焊工艺的现实要求。这需要焊接技术工作者通过大量的探索实践和经验积累才能做到。
（5）RoHS（在电子电气设备中限制使用某些有害物质）指令明确规定了铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚等6 种有害物质的最大限量值。提醒我们今后在钎料的应用和选择上要采用符合RoHS 指令的绿色环保钎料。因此，开发采用绿色环保钎料也是钎焊技术发展应用的一项重要课题。