專利名稱：高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法蘭液相擴(kuò)散連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法蘭液相擴(kuò)散 連接方法，特別是一種適用于發(fā)動(dòng)機(jī)頭部噴注器的高溫鈦合金復(fù)雜溝 槽結(jié)構(gòu)面板與法蘭液相擴(kuò)散連接方法。 冑景駄目前在發(fā)動(dòng)機(jī)頭部噴注器研究方面，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)頭部噴注器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不同曾開展過不銹鋼結(jié)構(gòu)釬焊、不銹鋼及鈦合金層板結(jié)構(gòu)擴(kuò)散焊等方法的研究。但是對于迷宮式復(fù)雜通道結(jié)構(gòu)噴注器焊接方法未見報(bào)導(dǎo)。該結(jié)構(gòu)的焊接難點(diǎn)在于l.面板為復(fù)雜迷宮式溝槽結(jié)構(gòu)，與法蘭連接后形成復(fù)雜的迷宮式通道結(jié)構(gòu)，連接形式為面接觸連接，用普通熔化焊接方法根本無法焊接。2.面板上分布有大量的直徑為O.lmm的小孔，采用普通釬焊方法易使釬料流入噴注小孔從而發(fā)生堵塞。3.普通加壓固態(tài)擴(kuò)散焊由于所需焊接壓力較大易使被焊接件發(fā)生變形，從而導(dǎo)致噴注小孔變形，影響產(chǎn)品的性能。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法 蘭液相擴(kuò)散連接方法，該方法采用超薄高強(qiáng)鈦合金作為中間層材料， 采用液態(tài)擴(kuò)散加凝固后擴(kuò)散處理的工藝，使中間層材料在連接溫度下 熔化形成液態(tài)并與被焊接件之間發(fā)生快速擴(kuò)散，在低于連接溫度下保
溫進(jìn)行凝固后擴(kuò)散處理形成牢固的接頭，從而實(shí)現(xiàn)了高溫鈦合金復(fù)雜 通道與法蘭液相擴(kuò)散連接的要求。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法 蘭液相擴(kuò)散連接方法，包括以下步驟(1)對被焊接件高溫鈦合金復(fù) 雜溝槽結(jié)構(gòu)面板和法蘭進(jìn)行焊前表面處理；(2)在焊前將中間層材料 點(diǎn)焊于高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板或法蘭的表面；(3)將被焊接件 安裝在焊接夾具上；(4)在真空爐中對被焊件進(jìn)行加熱，當(dāng)被焊接件 升溫至連接溫度930 98(TC后中間層材料熔化形成液態(tài)，此時(shí)中間 層材料與被焊接件表面之間發(fā)生快速擴(kuò)散；被焊接件在連接溫度 930 980。C時(shí)保溫30 60分鐘，當(dāng)溫度低于連接溫度時(shí)中間層材料 與被焊接件表面凝固，對凝固后的中間層材料與被焊接件進(jìn)行擴(kuò)散后 處理，即在凝固后擴(kuò)散后處理溫度800 90(TC時(shí)保溫30 180分鐘； 隨爐冷卻至IO(TC以下。本發(fā)明的效果1.采用液相擴(kuò)散焊接方法可使高溫鈦合金復(fù)雜溝 槽結(jié)構(gòu)面板與法蘭實(shí)現(xiàn)牢固可靠的連接，焊接后的產(chǎn)品在6. OMPa液 壓條件下和4. OMPa氣壓條件下保持5分鐘以上時(shí)不產(chǎn)生泄漏，完全 滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。2.采用超薄高強(qiáng)鈦合金中間層材料及液相擴(kuò)散焊 接加凝固擴(kuò)散后處理的工藝，可使高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法 蘭的接頭形成成分均勻過渡的組織，而且由于中間層很薄，熔化后不 易堵塞噴注小孔；中間層材料在焊前需牢固地預(yù)置在被焊接件表面之 間，采用小功率貯能點(diǎn)焊技術(shù)及設(shè)備將中間層材料點(diǎn)焊在被焊接件表 面，點(diǎn)焊后的焊點(diǎn)小、無毛刺，提高面板與法蘭的焊接質(zhì)量。3.焊接
夾具在整個(gè)加熱液相擴(kuò)散焊接過程中，能夠始終夾緊被焊接件，保證被焊接件之間的緊密接觸，從而保證大面積焊接的質(zhì)量。


圖1為被焊接件與焊接夾具裝配示意圖。圖中l(wèi).面板；2.法蘭；3.釬縫；4.墊塊；5.下夾板；6.上夾板； 7.螺栓；8.螺母。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l(1 )對被焊接件高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板和法蘭進(jìn)行焊前 表面處理使用去污劑去除被焊接件表面的油污，對被焊接件表面進(jìn) 行酸洗。(2) 在焊前將中間層材料超薄高強(qiáng)鈦合金層預(yù)置于面板與法蘭 之間采用小功率貯能點(diǎn)焊設(shè)備將中間層材料超薄高強(qiáng)鈦合金層點(diǎn)焊 在高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板或法蘭的表面。(3) 將被焊接件裝配到焊接夾具上將組裝好的面板l和法蘭 2置于焊接夾具的下夾板5上，然后將墊塊4放置在面板1上，再將 上夾板6壓在墊塊4上，通過螺栓7連接上夾板6和下夾板5，上緊 與螺栓7配合的螺母8使上夾板6和下夾板5受壓從而夾緊被焊件面 板1和法蘭2。(4) 將裝配好的被焊接件及其焊接夾具放入真空爐中進(jìn)行真空 焊接在真空爐中對裝配后的被焊接件及其焊接夾具進(jìn)行整體加熱， 當(dāng)被焊接件升溫至連接溫度93(TC后中間層材料熔化形成液態(tài)，此時(shí)
中間層材料與被焊接件高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板和法蘭之間發(fā)生快速擴(kuò)散；被焊接件在連接溫度93(TC時(shí)保溫30分鐘，當(dāng)溫度低 于連接溫度93(TC時(shí)中間層材料與被焊接件表面凝固，對凝固后的中 間層材料與被焊接件進(jìn)行凝固后擴(kuò)散后處理，即在凝固后擴(kuò)散處理溫 度80(TC時(shí)保溫30分鐘，此時(shí)高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板和法蘭 之間形成牢固的接頭；隨爐冷卻至IO(TC以下時(shí)高溫鈦合金復(fù)雜溝槽 結(jié)構(gòu)面板和法蘭形成更加牢固的連接。(5)將焊接完成的焊接件從爐中取出并拆卸。 實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同在于步驟(4)中的連接溫度為960°C、保溫 時(shí)間為50分鐘；凝固后擴(kuò)散處理溫度為85(TC、保溫時(shí)間為90分鐘。 實(shí)施例3與實(shí)施例1的不同在于步驟(4)中的連接溫度為980°C、保溫 時(shí)間為60分鐘；凝固后擴(kuò)散處理溫度為90(TC、保溫時(shí)間為180分 鐘。
權(quán)利要求
1.一種高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法蘭液相擴(kuò)散連接方法，包括以下步驟(1)對被焊接件高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板和法蘭進(jìn)行焊前表面處理；(2)在焊前將中間層材料點(diǎn)焊于高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板或法蘭的表面；(3)將被焊接件安裝在焊接夾具上；(4)放置在真空爐內(nèi)，被焊接件升溫至連接溫度后中間層材料熔化形成液態(tài)、保溫，低于連接溫度時(shí)中間層材料與被焊接件表面凝固，在凝固后擴(kuò)散處理溫度時(shí)保溫，隨爐冷卻。
2. —種如權(quán)利要求1所述的高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法蘭 液相擴(kuò)散連接方法，其特征在于所述的中間層材料為超薄高強(qiáng)鈦合金 層。
3. —種如權(quán)利要求1所述的所述的高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面 板與法蘭液相擴(kuò)散連接方法，其特征在于所述的將被焊接件安裝在焊 接夾具上的步驟包括將組裝好的面板和法蘭置于工裝下夾板上，然 后將墊塊放置在面板上，再將上夾板壓在墊塊上，通過螺栓連接上夾 板和下夾板，上緊與螺栓配合的螺母使上夾板和下夾板受壓從而夾緊 被焊接件面板和法蘭。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法 蘭液相擴(kuò)散連接方法，其特征在于連接溫度為930 98(TC、保溫時(shí) 間為30 60分鐘，凝固后擴(kuò)散處理溫度為800 90(TC、保溫時(shí)間為 30 180分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法蘭液相擴(kuò)散連接方法，包括以下步驟(1)對被焊件高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板和法蘭進(jìn)行焊前表面處理；(2)將中間層材料點(diǎn)焊于面板或法蘭的表面；(3)將被焊件安裝在焊接夾具上；(4)放置在真空爐內(nèi)，被焊接件升溫至連接溫度后中間層材料熔化形成液態(tài)、保溫，低于連接溫度時(shí)中間層材料與被焊接件表面凝固，在凝固后擴(kuò)散處理溫度時(shí)保溫，隨爐冷卻。使用本發(fā)明的方法，使中間層材料在連接溫度下熔化形成液態(tài)并與被焊件之間發(fā)生快速擴(kuò)散，在低于連接溫度下保溫進(jìn)行凝固后擴(kuò)散處理形成牢固的接頭，從而實(shí)現(xiàn)了高溫鈦合金復(fù)雜溝槽結(jié)構(gòu)面板與法蘭的連接。
文檔編號B23K20/16GK101148000SQ200610152960
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者寧立芹, 李海剛, 梁德彬, 毛建英 申請人:航天材料及工藝研究所