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1、(10)申请公布号 CN 102922072 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102922072 A *CN102922072A* (21)申请号 201210428033.7 (22)申请日 2012.10.30 B23K 1/008(2006.01) B23K 1/20(2006.01) (71)申请人 西安航空动力股份有限公司 地址 710021 陕西省西安市北郊徐家湾西安 航空动力股份有限公司 (72)发明人 呼新岗 康文军 张军 时孝雷 温嵘 石军 刘满满 (74)专利代理机构 西北工业大学专利中心 61204 代理人 陈星 (54) 发明名称 一种采用铜锰钴镍钎。
2、料的真空钎焊方法 (57) 摘要 本发明提出了一种采用铜锰钴镍钎料的真空 钎焊方法， 将待焊接零件放置在密闭盒中， 并将密 闭盒整体置于真空炉中进行钎焊， 实现在钎焊过 程中， 有效地将挥发元素分子阻挡停留在密闭盒 中， 焊缝中钎料挥发的元素铜、 锰自身形成一种相 对稳定的金属蒸汽压氛围， 这种蒸汽压大于保护 气体气压， 达到焊缝成形所需的最佳蒸汽压， 能有 效地防止钎缝中的元素挥发， 使得钎焊过程中焊 缝成型致密， 钎料流动性良好， 使焊缝质量优良。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求。
3、书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种采用铜锰钴镍钎料的真空钎焊方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 步骤 1 ： 清洁待焊接零件的焊接面和钎料表面 ； 将钎料装配在待焊接零件的焊缝中， 并 在钎缝周围涂抹阻流剂 ； 将装有钎料的待焊接零件放置在密闭盒中 ； 步骤 2 ： 将装有待焊接零件的密闭盒置于真空炉中， 对真空炉抽真空， 使真空炉的冷态 真空度达到 810-3Pa， 然后对真空炉加热升温， 真空炉的升温过程为 ： 以 300 /h 的速率 从室温升至 70010， 然后向真空炉中回填惰性气体至真空炉工作压力为 120Pa， 再保温 155min， 接着。
4、以 360 /h 的速率升至 92010， 然后再向真空炉中回填惰性气体至真 空炉工作压力为 150Pa， 再保温 405min， 最后以 500 /h 的速率升至 10105， 再保温 152min ； 随后停止对真空炉加热， 当真空炉冷至 900时， 向真空炉中回填惰性气体， 并 采用风扇将真空炉冷却至 80后零件出炉。 2. 根据权利要求 1 所述一种采用铜锰钴镍钎料的真空钎焊方法， 其特征在于 ： 待焊接 零件的焊接面的清洁过程为 ： 采用细砂布或什锦锉刀去除待焊接零件焊接面上的油污、 锈 斑后， 先用丙酮后用酒精清洗待焊接零件的焊接面。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述一种采用铜。
5、锰钴镍钎料的真空钎焊方法， 其特征在于 ： 密 闭盒壁厚为 3mm 5mm， 密闭盒材料采用不锈钢或者高温合金。 权 利 要 求 书 CN 102922072 A 2 1/4 页 3 一种采用铜锰钴镍钎料的真空钎焊方法 技术领域 0001 本发明涉及机械制造材料连接领域， 具体为一种采用铜锰钴镍钎料的真空钎焊方 法。 背景技术 0002 在航空发动机制造过程中， 目前越来越多地利用真空钎技术， 最常见的零件有叶 片、 机匣、 蜂窝、 管类零件等， 这些零件的材料大多为不锈钢、 高温合金等。采用真空钎焊连 接使用的钎料有镍基、 金基、 银基、 铜基等类型。 由于现代发动机零组件结构复杂， 焊缝数。
6、量 多， 而且要求焊缝强度高， 镍基、 金基、 银基钎料有其自身特点被选用， 但相对铜基钎料来说 造价高， 从性能价格比综合考虑， 往往选用铜基钎料。申请号为 201010534864.3 的发明专 利中公开的铜锰钴镍钎料就属于铜基钎料中的一种新型钎料。 0003 铜基钎料中常常含有锰、 镍等元素， 以此提高钎料的强度， 同时降低熔点。其优点 是价格低、 强度高。但该类型钎料在高真空状态下， 常常出现铜、 锰元素的挥发。影响焊缝 质量， 有时需要添加钎料经过多次补焊才能使焊缝质量满足要求， 但这样会导致零件本身 基体热循环次数增多， 母材晶粒度长大， 使零件性能下降、 报废的现象发生。 000。
7、4 目前常用的真空钎焊方法为抽真空后分压， 即在冷态时真空度抽至约 ： 810-3Pa， 然后升温约至 700时分压， 即给真空室回填高纯惰性气体， 使真空室工作压力为 20 180Pa范围， 保温后升温完成钎焊。 这种在一定的温度下分压， 给真空室回填氩气、 氮气等惰 性气体的方法， 能够在一定程度上防止焊缝中元素的挥发， 有利于钎料流动， 有利于焊缝质 成型。但由于分压时真空系统处于动态， 加之泄漏率等因素的影响， 真空室的分压过程中， 气压在 20 150Pa 范围内来回变动， 使得整个分压过程处于非静态。这种情况不能完全防 止钎料中的元素挥发， 焊缝质量往往还会出现没有彻底熔化、 钎角。
8、成型不良等问题。 发明内容 0005 要解决的技术问题 0006 为解决现有技术中存在的问题， 本发明提出了一种采用铜锰钴镍钎料的真空钎焊 方法， 能够在填充保护气体的基础上， 让焊缝中钎料挥发的元素铜、 锰自身形成一种相对稳 定的金属蒸汽压氛围， 这种蒸汽压大于保护气体气压， 达到焊缝成形所需的最佳蒸汽压， 能 有效地防止钎缝中的元素挥发， 使得钎焊过程中焊缝成型致密， 钎料流动性良好， 使焊缝质 量优良。 0007 技术方案 0008 本发明的技术方案为 ： 0009 所述一种采用铜锰钴镍钎料的真空钎焊方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 0010 步骤 1 ： 清洁待焊接零件的焊接面。
9、和钎料表面 ； 将钎料装配在待焊接零件的焊缝 中， 并在钎缝周围涂抹阻流剂 ； 将装有钎料的待焊接零件放置在密闭盒中 ； 0011 步骤 2 ： 将装有待焊接零件的密闭盒置于真空炉中， 对真空炉抽真空， 使真空炉的 说 明 书 CN 102922072 A 3 2/4 页 4 冷态真空度达到810-3Pa， 然后对真空炉加热升温， 真空炉的升温过程为 ： 以300/h的速 率从室温升至 70010， 然后向真空炉中回填惰性气体至真空炉工作压力为 120Pa， 再保 温 155min， 接着以 360 /h 的速率升至 92010， 然后再向真空炉中回填惰性气体至 真空炉工作压力为 150Pa，。
10、 再保温 405min， 最后以 500 /h 的速率升至 10105， 再保 温 152min ； 随后停止对真空炉加热， 当真空炉冷至 900时， 向真空炉中回填惰性气体， 并采用风扇将真空炉冷却至 80后零件出炉。 0012 所述一种采用铜锰钴镍钎料的真空钎焊方法， 其特征在于 ： 待焊接零件的焊接面 的清洁过程为 ： 采用细砂布或什锦锉刀去除待焊接零件焊接面上的油污、 锈斑后， 先用丙酮 后用酒精清洗待焊接零件的焊接面。 0013 所述一种采用铜锰钴镍钎料的真空钎焊方法， 其特征在于 ： 密闭盒壁厚为 3mm 5mm， 密闭盒材料采用不锈钢或者高温合金。 0014 有益效果 0015 。
11、本发明将待焊接零件置于密闭盒中， 有效地将挥发元素分子阻挡停留在密闭盒 中， 形成相对稳定的金属蒸汽压氛围， 从而可以增大封闭盒里边气压。 利用金属蒸汽压能够 防止钎料中铜、 锰等元素挥发， 而铜、 锰的不挥发能够降低钎料熔点 20 30， 促进高温液 态钎料流动性， 从而改善焊缝质量， 提高焊缝强度， 尤其在连接高温合金、 不锈钢等材料时 能够明显的提高钎缝质量， 使焊缝表面能够光滑致密， 焊缝抗拉强度提高， 从而提高产品质 量。此外能够减少零件补焊次数， 提高产品质量， 节约成本， 同时防止真空炉的污染， 低碳、 节约用电， 减少环境污染。 0016 原来焊接一批零件需要开真空炉3次， 每。
12、次开炉需要费用5000元， 成本共计15000 元。采用该方法后需要开炉一次需要成本为 5000 元， 每批次可节约成本 10000 元， 同时缩 短零件加工周期。 0017 本发明提高了焊缝强度 ： 现用GH3030与GH3030真空钎焊采用铜锰钴镍钎料时， 说 明发明前后焊缝强度的提高情况。 室温拉伸强度b提高6.8% ； 高温伸强度b提高9.3% ： 0018 对比钎焊温度试验温度拉伸强度 b(MPa) 值平均值 b(MPa) 发明前1010室温405 ； 415 ； 395 ； 400403.75 发明后1010室温425 ； 435 ； 440 ； 425431.25 发明前1010。
13、600 ( 高温 ) 310 ； 320 ； 295 ； 310308.75 发明后1010600 ( 高温 ) 330 ； 350 ； 340 ； 330337.5 附图说明 0019 图 1 ： 现有技术中真空钎焊的焊接状态 ； 0020 图 2 ： 本发明中真空钎焊的焊接状态 ； 0021 其中 ： 1、 真空炉中的保护气体 ； 2、 待焊接零件 ； 3、 密闭盒 ； 4、 金属蒸汽。 说 明 书 CN 102922072 A 4 3/4 页 5 具体实施方式 0022 下面结合具体实施例描述本发明 ： 0023 实施例 1 ： 0024 本实施例采用铜锰钴镍钎料对某型航空发动机中采用不。
14、锈钢材料 0Cr18Ni9 制造 的三通管接头进行真空钎焊。采用如下步骤 ： 0025 步骤 1 ： 清洁三通管接头的焊接面 ； 其中三通管接头焊接面的清洁过程为 ： 采用细 砂布或什锦锉刀去除三通管接头焊接面上的油污、 锈斑后， 先用丙酮后用酒精清洗三通管 接头的焊接面。 0026 将铜锰钴镍钎料制成与焊缝尺寸相仿箔状钎料， 并先用丙酮后用酒精清洗箔状钎 料表面。 0027 将箔状铜锰钴镍钎料装配在三通管接头的焊缝中， 并在钎缝周围涂抹红色阻流 剂， 该红色阻流剂的牌号为 RED stop-offtm CSS156NICROBRAZ， 以阻挡钎料流淌， 而后将装 有钎料的三通管接头放置在密闭。
15、盒中。 0028 该密闭盒为圆形结构， 采用不锈钢或者高温合金制造均可， 如 GH3030、 GH4169、 0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti 等材料， 密闭盒壁厚为 3mm 5mm。其中密闭盒四周与底面通过高温 合金焊丝用氩弧焊的方法焊接， 顶盖与密闭盒四周连接处的光洁度不低于 1.6， 利用顶盖自 重力盖住密闭盒即可。本实施例中密闭盒材料为 GH3030， 密闭盒壁厚为 3mm。 0029 步骤 2 ： 将装有三通管接头的密闭盒置于真空炉中， 对真空炉抽真空， 使真空炉的 冷态真空度达到 810-3Pa， 然后对真空炉加热升温， 真空炉的升温过程为 ： 以 300 /h 的 速率从。
16、室温升至 700， 然后向真空炉中回填惰性气体至真空炉工作压力为 120Pa， 再保温 15min， 接着以 360 /h 的速率升至 920， 然后再向真空炉中回填惰性气体至真空炉工作 压力为 150Pa， 再保温 40min， 最后以 500 /h 的速率升至 1010， 再保温 15min ； 随后停止 对真空炉加热， 当真空炉冷至 900时， 向真空炉中回填惰性气体， 并采用风扇将真空炉冷 却至 80后零件出炉。 0030 在钎焊过程中， 由于密闭盒缝隙小， 排气慢， 有效地将挥发元素分子阻挡停留在密 闭盒中， 形成相对稳定的金属蒸汽压氛围， 从而可以增大封闭盒里边气压， 防止元素挥发。
17、。 据测算密闭装置中的金属蒸汽压与真空室中的气压压差约为 ： 200Pa-150Pa=50Pa 左右。 0031 实施例 2 ： 0032 本实施例采用铜锰钴镍钎料对某型航空发动机中的支撑座体进行真空钎焊。 采用 如下步骤 ： 0033 步骤 1 ： 清洁支撑座体的焊接面 ； 其中支撑座体焊接面的清洁过程为 ： 采用细砂布 或什锦锉刀去除支撑座体焊接面上的油污、 锈斑后， 先用丙酮后用酒精清洗支撑座体的焊 接面。 0034 将铜锰钴镍钎料制成与焊缝尺寸相仿箔状钎料， 并先用丙酮后用酒精清洗箔状钎 料表面。 0035 将箔状铜锰钴镍钎料装配在支撑座体的焊缝中， 并在钎缝周围涂抹红色阻流剂， 该红。
18、色阻流剂的牌号为RED stop-offtm CSS156NICROBRAZ， 以阻挡钎料流淌， 而后将装有钎 料的支撑座体放置在密闭盒中。 0036 该密闭盒为圆形结构， 采用不锈钢或者高温合金制造均可， 如 GH3030、 GH4169、 说 明 书 CN 102922072 A 5 4/4 页 6 0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti 等材料， 密闭盒壁厚为 3mm 5mm。其中密闭盒四周与底面通过高温 合金焊丝用氩弧焊的方法焊接， 顶盖与密闭盒四周连接处的光洁度不低于 1.6， 利用顶盖自 重力盖住密闭盒即可。本实施例中密闭盒材料为 1Cr18Ni9Ti， 密闭盒壁厚为 5mm。 。
19、0037 步骤 2 ： 将装有支撑座体的密闭盒置于真空炉中， 对真空炉抽真空， 使真空炉的冷 态真空度达到 810-3Pa， 然后对真空炉加热升温， 真空炉的升温过程为 ： 以 300 /h 的速 率从室温升至 690， 然后向真空炉中回填惰性气体至真空炉工作压力为 120Pa， 再保温 20min， 接着以 360 /h 的速率升至 910， 然后再向真空炉中回填惰性气体至真空炉工作 压力为 150Pa， 再保温 45min， 最后以 500 /h 的速率升至 1005， 再保温 17min ； 随后停止 对真空炉加热， 当真空炉冷至 900时， 向真空炉中回填惰性气体， 并采用风扇将真空炉。
20、冷 却至 80后零件出炉。 0038 实施例 3 ： 0039 本实施例采用铜锰钴镍钎料对某型航空发动机中的连接管进行真空钎焊。 采用如 下步骤 ： 0040 步骤 1 ： 清洁连接管的焊接面 ； 其中连接管焊接面的清洁过程为 ： 采用细砂布或什 锦锉刀去除连接管焊接面上的油污、 锈斑后， 先用丙酮后用酒精清洗连接管的焊接面。 0041 将铜锰钴镍钎料制成与焊缝尺寸相仿箔状钎料， 并先用丙酮后用酒精清洗箔状钎 料表面。 0042 将箔状铜锰钴镍钎料装配在连接管的焊缝中， 并在钎缝周围涂抹红色阻流剂， 该 红色阻流剂的牌号为RED stop-offtm CSS156NICROBRAZ， 以阻挡钎。
21、料流淌， 而后将装有钎料 的连接管放置在密闭盒中。 0043 该密闭盒为圆形结构， 采用不锈钢或者高温合金制造均可， 如 GH3030、 GH4169、 0Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti 等材料， 密闭盒壁厚为 3mm 5mm。其中密闭盒四周与底面通过高温 合金焊丝用氩弧焊的方法焊接， 顶盖与密闭盒四周连接处的光洁度不低于 1.6， 利用顶盖自 重力盖住密闭盒即可。本实施例中密闭盒材料为 GH4169， 密闭盒壁厚为 4mm。 0044 步骤 2 ： 将装有连接管的密闭盒置于真空炉中， 对真空炉抽真空， 使真空炉的冷态 真空度达到810-3Pa， 然后对真空炉加热升温， 真空炉的升温过程为 ： 以300/h的速率从 室温升至 710， 然后向真空炉中回填惰性气体至真空炉工作压力为 120Pa， 再保温 10min， 接着以 360 /h 的速率升至 930， 然后再向真空炉中回填惰性气体至真空炉工作压力为 150Pa， 再保温 35min， 最后以 500 /h 的速率升至 1015， 再保温 13min ； 随后停止对真 空炉加热， 当真空炉冷至 900时， 向真空炉中回填惰性气体， 并采用风扇将真空炉冷却至 80后零件出炉。 说 明 书 CN 102922072 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102922072 A 7 。