專利名稱：一種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料焊接領(lǐng)域，特別提供了一種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)
合金工藝o
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪葉片，在81(TC 860'C高溫燃?xì)猸h(huán)境和疲勞振動(dòng)狀態(tài)下 工作，每個(gè)葉片都以榫齒方式插入渦輪盤榫槽，鋸齒冠相互嚙合形成一個(gè) 輪緣外環(huán)。飛行過程中葉冠相互撞擊，阻尼面受到磨損。當(dāng)磨損間隙大到 一定程度時(shí)，使葉根的扭矩增大，導(dǎo)致葉片功能失效，甚至引起安全事故。 為延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，確保飛行安全，采用了激光熔鑄方法在葉冠阻 尼面堆敷耐磨層。實(shí)踐表明該耐磨層與基體結(jié)合不牢，敷層存在疏松、氣 孔等缺陷，磨加工過程中敷層常有脫落現(xiàn)象，返修率大，費(fèi)用高，發(fā)動(dòng)機(jī) 試車時(shí)耐磨層有粘連和剝離現(xiàn)象，嚴(yán)重困擾發(fā)動(dòng)機(jī)的批量生產(chǎn)。為確保產(chǎn) 品質(zhì)量，滿足生產(chǎn)急需，迫切需要開展堆焊耐磨合金的試驗(yàn)研究。DZ4定向 結(jié)晶鑄造高溫合金，焊接性差，尚無對(duì)其進(jìn)行堆焊的先例。為此開展試驗(yàn) 研究，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量要求，達(dá)到國(guó)內(nèi)、外同類工藝技術(shù)的領(lǐng)先水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決渦輪葉片阻尼面的耐磨技術(shù)問題，提供了一 種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝。本發(fā)明提供了一種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征在于 所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝采用鎢極氬弧焊堆焊的工藝方 法，在葉片鋸齒冠阻尼面上堆焊耐磨合金，
具體工藝為1)采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)加工方法在試驗(yàn)葉片的葉冠處加工出適 當(dāng)?shù)牟劭?，用填充待堆敷的耐磨合金?)選用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W兩種 堆焊焊絲進(jìn)行堆焊；渦輪葉片經(jīng)過磨加工和拋光，為滿足堆焊耐磨層厚度 的要求，鋸齒冠阻尼面用機(jī)加工方法去除1. 0 1. 5 mm厚的金屬層，焊前待 焊處用丙酮和酒精溶劑擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接電流為26 30A。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，焊槍噴口直徑為8 12mm， 氬氣流量1(Tl4L/min。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，鎢極直徑4)2 3mm，焊 絲直徑4> 1. 6 2. 5mm，焊絲牌號(hào)Co60Cr30W5Si2、 KD28CS即T800。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，在室溫到35(TC的條件下 進(jìn)行焊接，堆焊采用MiLL交直流兩用氬弧焊機(jī)。該焊機(jī)具有預(yù)送保護(hù)氣、 高頻引弧、電流遞增、電流衰減、保護(hù)氣延遲及焊接過程中隨時(shí)調(diào)節(jié)焊接 電流的能力。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，堆焊起始時(shí)在靠近葉冠 阻尼面的紫銅塊上高頻引弧產(chǎn)生小電流，借助弧光迅速將電弧移至葉片待 焊處，逐漸加大電流到30A，當(dāng)待焊處有熔池形成時(shí)填加焊絲,堆焊由鋸齒 冠內(nèi)凹角附近開始，向齒尖逐漸移動(dòng)形成焊道，在齒尖處適當(dāng)減小電流， 增加焊絲的填充量，增加熔敷金屬厚度，以滿足葉片對(duì)機(jī)加工余量的要求。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，為保證電弧穩(wěn)定燃燒選用了鑭化鎢極，鑭化鎢極與鈰鎢極相比，其電子發(fā)射能力強(qiáng)，在同一焊接
電流狀況下其電弧弧光比較明亮。鎢極尖端要磨成15° 30°的尖角，使 電弧熱量集中、穩(wěn)定。堆焊時(shí)鎢極尖端與工件的距離在0.5-l.Omm，使焊接 區(qū)得到最好的保護(hù)。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，焊槍噴嘴內(nèi)安裝氣體透 鏡，氣體經(jīng)透鏡流出后能形成穩(wěn)定的層流，對(duì)熔池、焊絲末端及高溫下的 焊縫金屬有良好的保護(hù)效果。堆焊時(shí)應(yīng)盡量減少熔合比，降低稀釋率。
用鎢極氬弧焊堆焊的工藝方法，在葉片鋸齒冠阻尼面上堆焊耐磨合金， 滿足質(zhì)量要求，解決了用激光熔鑄方法所帶來的加工費(fèi)用高、周期長(zhǎng)、成 本高、質(zhì)量不佳等不利因素。
此項(xiàng)技術(shù)為航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的堆焊提供技術(shù)保障，確保產(chǎn)品質(zhì)量，填 補(bǔ)國(guó)家在該項(xiàng)研究領(lǐng)域的空白。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
渦綸葉片采用鎢極氬弧焊在矩尺冠阻尼面上堆焊Co-Cr-Mo和Co-Cr-W 耐磨合金后，耐磨層與主體金屬互溶性好，機(jī)加工和試車后沒有掉塊、脫 落、粘連等質(zhì)量問題。通過對(duì)DZ4材料的焊接性能試驗(yàn)、金相組織分析、 顯微硬度等數(shù)據(jù)分析和試車考驗(yàn)，證明該技術(shù)用于渦輪葉片鋸齒冠阻尼面 的堆焊好于激光熔鑄工藝技術(shù)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征在于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝采用鎢極氬弧焊堆焊的工藝 方法，在葉片鋸齒冠阻尼面上堆焊耐磨合金，
具體工藝為1)采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)加工方法在試驗(yàn)葉片的葉冠處加工出適 當(dāng)?shù)牟劭?，用填充待堆敷的耐磨合金?)選用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W兩種
堆焊焊絲進(jìn)行堆焊；渦輪葉片經(jīng)過磨加工和拋光，為滿足堆焊耐磨層厚度 的要求，鋸齒冠阻尼面用機(jī)加工方法去除1.0ram厚的金屬層，焊前待焊處 用丙酮和酒精溶劑擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接電流為26A。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，焊槍噴口直徑為8皿，氬 氣流量10L/min。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，鎢極直徑2mm，焊絲直徑 1.6鵬，焊絲牌號(hào)Co60Cr30W5Si2、 KD28CS即T800。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，在室溫下進(jìn)行焊接，堆 焊采用MiLL交直流兩用氬弧焊機(jī)。該焊機(jī)具有預(yù)送保護(hù)氣、高頻引弧、電 流遞增、電流衰減、保護(hù)氣延遲及焊接過程中隨時(shí)調(diào)節(jié)焊接電流的能力。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，堆焊起始時(shí)在靠近葉冠 阻尼面的紫銅塊上高頻引弧產(chǎn)生小電流，借助弧光迅速將電弧移至葉片待 焊處，逐漸加大電流到30A，當(dāng)待焊處有熔池形成時(shí)填加焊絲，堆焊由鋸齒 冠內(nèi)凹角附近開始，向齒尖逐漸移動(dòng)形成焊道，在齒尖處適當(dāng)減小電流， 增加焊絲的填充量，增加熔敷金屬厚度，以滿足葉片對(duì)機(jī)加工余量的要求。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，為保證電弧穩(wěn)定燃燒選 用了鑭化鎢極，鑭化鎢極與鈰鎢極相比，其電子發(fā)射能力強(qiáng)，在同一焊接 電流狀況下其電弧弧光比較明亮。鎢極尖端要磨成15°的尖角，使電弧熱量集中、穩(wěn)定。堆焊時(shí)鎢極尖端與工件的距離在0. 5mm，使焊接區(qū)得到最好 的保護(hù)。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供了一種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征在 于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝采用鎢極氬弧焊堆焊的工藝 方法，在葉片鋸齒冠阻尼面上堆焊耐磨合金，
具體工藝為1)采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)加工方法在試驗(yàn)葉片的葉冠處加工出適 當(dāng)?shù)牟劭?，用填充待堆敷的耐磨合金?)選用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W兩種 堆焊焊絲進(jìn)行堆焊；渦輪葉片經(jīng)過磨加工和拋光，為滿足堆焊耐磨層厚度 的要求，鋸齒冠阻尼面用機(jī)加工方法去除1.5mm厚的金屬層，焊前待焊處 用丙酮和酒精溶劑擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接電流為30A。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，焊槍噴口直徑為12mm, 氬氣流量12L/min。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，鎢極直徑3mm,焊絲直徑 2.5mm，焊絲牌號(hào)Co60Cr30W5Si2、 KD28CS即T800。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆悍硬質(zhì)合金工藝中，在35(TC的條件下進(jìn)行焊 接，堆焊采用MiLL交直流兩用氬弧焊機(jī)。該焊機(jī)具有預(yù)送保護(hù)氣、高頻引 弧、電流遞增、電流衰減、保護(hù)氣延遲及焊接過程中隨時(shí)調(diào)節(jié)焊接電流的 能力。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，堆焊起始時(shí)在靠近葉冠 阻尼面的紫銅塊上高頻引弧產(chǎn)生小電流，借助弧光迅速將電弧移至葉片待焊處，逐漸加大電流到30A，當(dāng)待焊處有熔池形成時(shí)填加焊絲，堆焊由鋸齒 冠內(nèi)凹角附近開始，向齒尖逐漸移動(dòng)形成焊道，在齒尖處適當(dāng)減小電流， 增加焊絲的填充量，增加熔敷金屬厚度，以滿足葉片對(duì)機(jī)加工余量的要求。 所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，為保證電弧穩(wěn)定燃燒選 用了鑭化鉤極，鑭化鉤極與鈰鎢極相比，其電子發(fā)射能力強(qiáng)，在同一焊接 電流狀況下其電弧弧光比較明亮。鎢極尖端要磨成30。的尖角，使電弧熱 量集中、穩(wěn)定，堆焊時(shí)鎢極尖端與工件的距離在1. Omrn，使焊接區(qū)得到最好 的保護(hù)。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供了一種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征在 于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝采用鎢極氬弧焊堆焊的工藝 方法，在葉片鋸齒冠阻尼面上堆焊耐磨合金，
具體工藝為1)采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)加工方法在試驗(yàn)葉片的葉冠處加工出適 當(dāng)?shù)牟劭?，用填充待堆敷的耐磨合金?)選用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W兩種 堆焊焊絲進(jìn)行堆焊；渦輪葉片經(jīng)過磨加工和拋光，為滿足堆焊耐磨層厚度 的要求，鋸齒冠阻尼面用機(jī)加工方法去除1.2mm厚的金屬層，焊前待焊處 用丙酮和酒精溶劑擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接電流為28A。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，焊槍噴口直徑為lOmm， 氬氣流量14L/min。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，鎢極直徑3.0mm，焊絲直徑2.5mm，焊絲牌號(hào)Co60Cr30W5Si2、 KD28CS即T800。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，在室溫下進(jìn)行焊接，堆 焊采用Mill交直流兩用氬弧焊機(jī)。該焊機(jī)具有預(yù)送保護(hù)氣、高頻引弧、電 流遞增、電流衰減、保護(hù)氣延遲及焊接過程中隨時(shí)調(diào)節(jié)焊接電流的能力。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，堆焊起始時(shí)在靠近葉冠 阻尼面的紫銅塊上高頻引弧產(chǎn)生小電流，借助弧光迅速將電弧移至葉片待 焊處，逐漸加大電流到30A,當(dāng)待焊處有熔池形成時(shí)填加焊絲，堆焊由鋸齒 冠內(nèi)凹角附近開始，向齒尖逐漸移動(dòng)形成焊道，在齒尖處適當(dāng)減小電流， 增加焊絲的填充量，增加熔敷金屬厚度，以滿足葉片對(duì)機(jī)加工余量的要求。
所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，為保證電弧穩(wěn)定燃燒選 用了鑭化鉤極，鑭化鎢極與鈰鎢極相比，其電子發(fā)射能力強(qiáng)，在同一焊接 電流狀況下其電弧弧光比較明亮。鉤極尖端要磨成20。的尖角，使電弧熱 量集中、穩(wěn)定，堆焊時(shí)鎢極尖端與工件的距離在0. 8mm，使焊接區(qū)得到最好 的保護(hù)。
渦輪葉片材料成分及所占質(zhì)量比例如下碳0.10—0.16%,鉻9.0—10.0 %，鎳余量，鈷5.5—6.0%，鉤5.1—5.8%,鉬3.5; —4.2%,鋁5.6—6.4 %，鈦1.6—2.2%，鐵《2線硼0.012—0.025%，鋯《0.02%。
Co-Cr-Mo堆焊焊絲材料成分及所占質(zhì)量比例如下碳0.10-0.16%，硅 《2.0%,鉻26.0-32.0%，鋝3.0-6.0%，鎳《3.0%，錳《0.5%，鉬《1.0硅 《0. 07，鐵《3. 0，鈷余量。
Co-Cr-W堆焊焊絲材料成分及所占質(zhì)量比例如下碳0.08%,硅3.0— 3.8%,鉻16.5 — 18.5%，鉬27.0—30.0，鎳和鐵總共3.0%，鈷余量。
權(quán)利要求
1、一種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征在于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝采用鎢極氬弧焊堆焊的工藝方法，在葉片鋸齒冠阻尼面上堆焊耐磨合金，具體工藝為1)采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)加工方法在試驗(yàn)葉片的葉冠處加工出槽口，用于填充待堆敷的耐磨合金；2)選用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W兩種堆焊焊絲進(jìn)行堆焊；渦輪葉片經(jīng)過磨加工和拋光，鋸齒冠阻尼面用機(jī)加工方法去除1.0~1.5mm厚的金屬層，焊前待焊處用丙酮和酒精溶劑擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接電流為26～30A。
2、 按照權(quán)利要求1所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征 在于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，焊槍噴口直徑為8 12mm,氬氣流量10 14L/min。
3、 按照權(quán)利要求1所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征 在于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，鎢極直徑4>2 3mm, 焊絲直徑1.6 2.5mm，焊絲牌號(hào)Co60Cr30W5Si2、 KD28CS即T800。
4、 按照權(quán)利要求1所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征 在于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，在室溫到35(TC的條件 下進(jìn)行焊接，堆焊采用MiLL交直流兩用氬弧焊機(jī)。
5、 按照權(quán)利要求1所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征 在于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，堆焊起始時(shí)在靠近葉 冠阻尼面的紫銅塊上高頻引弧產(chǎn)生小電流，借助弧光迅速將電弧移至葉片 待焊處，逐漸加大電流到30A，當(dāng)待焊處有熔池形成時(shí)填加焊絲，堆焊由鋸齒冠內(nèi)凹角附近開始，向齒尖逐漸移動(dòng)形成焊道，在齒尖處減小電流，增 加焊絲的填充量，增加熔敷金屬厚度。
6、 按照權(quán)利要求1所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征 在于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，選用鑭化鎢極，鎢極 尖端磨成15° 30°的尖角，堆焊時(shí)鎢極尖端與工件的距離在0.5-l.Omm。
7、 按照權(quán)利要求1所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝，其特征 在于所述的渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝中，焊槍噴嘴內(nèi)安裝氣體 透鏡。
全文摘要
一種渦輪葉片鋸齒冠堆焊硬質(zhì)合金工藝為1)采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)加工方法在試驗(yàn)葉片的葉冠處加工出槽口，用于填充待堆敷的耐磨合金；2)選用Co-Cr-Mo和Co-Cr-W兩種堆焊焊絲進(jìn)行堆焊；渦輪葉片經(jīng)過磨加工和拋光，鋸齒冠阻尼面用機(jī)加工方法去除1.0~1.5mm厚的金屬層，焊前待焊處用丙酮和酒精溶劑擦洗，去除油脂和污物，堆焊焊接電流為26～30A。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)渦綸葉片采用鎢極氬弧焊在矩尺冠阻尼面上堆焊Co-Cr-Mo和Co-Cr-W耐磨合金后，耐磨層與主體金屬互溶性好，機(jī)加工和試車后沒有掉塊、脫落、粘連等質(zhì)量問題。該技術(shù)用于渦輪葉片鋸齒冠阻尼面的堆焊好于激光熔鑄工藝技術(shù)。
文檔編號(hào)B23K35/02GK101412138SQ20071015751
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者琪 張, 伸 曲, 李淑梅, 秦旭東, 旭 那, 山 高 申請(qǐng)人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司