燃燒室機(jī)匣真空釬焊技術(shù)研究

中航湖南通用航空發(fā)動機(jī)有限公司（株洲 412002）徐 念

1.概述

真空釬焊是釬焊技術(shù)中焊縫質(zhì)量最好的一種，由于特別適合焊接復(fù)雜和多零件組合件實現(xiàn)大面積區(qū)域的連接，故在航空發(fā)動機(jī)殼體類零件中應(yīng)用廣泛。我公司承接的國外多個航機(jī)燃燒室機(jī)匣結(jié)構(gòu)復(fù)雜（見圖1），其鑄造凸臺、鈑金成形的法蘭、支架和機(jī)匣壁等幾十個零部件需使用真空釬焊進(jìn)行組合，材料牌號為高溫合金AMS5599、AMS5581等。

圖1 燃燒室機(jī)匣外觀

2.工藝難點

如圖2所示，在新品試制過程中，真空釬焊后出現(xiàn)如下問題：①零件出爐后鑄件凸臺的螺紋孔中易進(jìn)入釬料。②焊縫處有空洞，特別是氬弧焊定位焊點下方。③機(jī)匣壁四周的凸臺和支架處過多的釬料容易往下滴落，難以清除。

圖2 焊縫的各種缺陷

3.工藝試驗

為解決上述問題，保證零件的順利交付，我們從多個方面著手，分析了釬料的流動性、基體金屬的性能、釬料的性能、焊前接頭表面準(zhǔn)備、釬焊溫度和時間，其中釬焊溫度和時間、釬料牌號在設(shè)計圖樣中已規(guī)定，只能從釬料填充、焊前表面準(zhǔn)備及接頭間隙配合等方面進(jìn)行解決。

（1）釬焊接頭表面準(zhǔn)備 從真空釬焊高溫狀態(tài)下的釬料潤濕性來看，基體金屬的表面狀況對釬料的性能有很大的影響，由于它決定液態(tài)釬料的表面張力，能把釬料拉成金屬薄膜，所以焊前準(zhǔn)備極其重要，要保證零件表面清潔無氧化物，想辦法增加焊接時釬料的潤濕性。

焊前釬焊接頭配合處按需對單件進(jìn)行脹形，無法脹形的部位鉗工校形，保證貼合面間隙0.05～0.12mm。校正工序完成后對零件焊接貼合部位使用碳化硅砂輪輕輕打磨，不僅凸臺、支架的釬焊部位需要進(jìn)行打磨，而且這些單件與機(jī)匣壁的貼合處也需要進(jìn)行去除氧化膜并使表面粗糙化，由此增加釬料的毛細(xì)作用，完成這個操作必須使單薄的零件不產(chǎn)生變形或其他損傷。打磨完成之后對所有單件進(jìn)行超聲波清洗，將灰塵、油污等雜質(zhì)清理干凈，使用干凈塑料袋裝好。

（2）釬焊前組合定位 準(zhǔn)備非晶態(tài)釬料（一種薄片狀釬料，厚度0.04～0.15mm），按焊縫貼合部位的形狀使用剪刀剪切，并使用電阻點焊的方法（手壓式小功率點焊機(jī)）將其固定在凸臺、支架釬焊接頭處（見圖3），然后將這些小單件氬弧焊定位至機(jī)匣壁上，這時釬料置于兩零件之間。氬弧焊定位需保證各小單件在機(jī)匣壁上的位置，焊點數(shù)量2～3點，焊點直徑≤2.5mm，均勻分布，定位過程中注意通氬氣保護(hù)，防止定位焊點氧化；氬弧焊組合完成之后再對釬焊接頭部位進(jìn)行電阻點焊，焊點間距20mm，以減小接頭的貼合間隙并保證焊縫有一定的強(qiáng)度。

圖3 定位組合

（3）焊縫膏狀釬料的填充及阻流劑的應(yīng)用 在凸臺及支架等焊縫四周涂抹膏狀釬料，其成分為鎳基釬料粉末82Ni-4.5Si-7.0Cr-3.1B-3.0Fe和粘接劑混合而成，根據(jù)試驗情況每條焊縫的釬料總量要進(jìn)行控制，填料工人必須進(jìn)行培訓(xùn)，保證手工填充的釬料在焊接部位涂抹均勻，防止過量。

釬焊過程中，為限制釬料在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)流動，用毛筆細(xì)致地將白色的阻流劑涂在接頭處（見圖4），鑄件凸臺螺紋孔內(nèi)也進(jìn)行涂刷，該阻流劑成分為水磨鋁礬土粉、鈣和鎂的氧化物、二氧化鈦等粉末與乙醇混合。仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)若釬料填充過多，出爐的零件焊縫下端會形成巨大的焊瘤，當(dāng)釬料的填充量多到一定程度時，阻流劑也不能阻止其滴落，因此焊前鎳基釬料粉末的填充量必須進(jìn)行控制。

以上步驟完成后將零件送入真空爐中，釬焊溫度（1060±15）℃，出爐后檢測發(fā)現(xiàn)焊縫成形美觀（見圖1），無空洞等焊接缺陷，釬料沒有出現(xiàn)滴落現(xiàn)象，也沒有進(jìn)入螺紋孔中。焊后增加了超聲波清洗和鉗工工序，將螺紋孔中的阻流劑清理干凈。

圖4 阻流劑的涂刷

4.結(jié)語

通過試驗，零件要獲得較好的真空釬焊焊縫質(zhì)量，焊前準(zhǔn)備必須做到焊接區(qū)域干凈無污染，并對貼合間隙大小、釬料總量和阻流劑的應(yīng)用等方面進(jìn)行控制。

我公司通過不斷改進(jìn)，目前燃燒室機(jī)匣這類復(fù)雜殼體類零件的真空釬焊質(zhì)量得到了保證，現(xiàn)在零件已實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了勞動成本。