一种提升粉末高温合金热诱导孔洞良率的封焊装置及工艺制造方法及图纸

技术编号：43878582 阅读：6 留言：0更新日期：2024-12-31 19:01

本发明专利技术涉及一种提升粉末高温合金热诱导孔洞良率的封焊装置及工艺，属于粉末高温合金技术领域，解决了现有粉末高温合金热诱导孔洞良率不高的问题。封焊工艺包括液压压管、激光焊接、二道压管焊接和焊接保护套管等步骤。本发明专利技术采用液压压扁‑激光焊接‑焊接保护套管相结合的工艺，代替了现有的感应加热和气压压扁相结合的工艺，保证了下粉管的封焊质量，良率从95％提升到100％，热诱导孔隙率在0.3％以下。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末高温合金，尤其涉及一种提升粉末高温合金热诱导孔洞良率的封焊装置及工艺。

技术介绍

1、粉末高温合金制件作为高性能航空发动机的关键部件之一，主要服役在高温和高应力的环境中，且制备工艺复杂，技术难度大。热诱导孔洞是现有粉末高温合金制件中的主要缺陷之一。当组织中存在大量的热诱导孔洞时，合金的断裂行为发生变化，裂纹更易萌生和扩展，使得材料的拉伸性能下降。另外，随着热诱导孔隙率的增加，合金的冲击性能下降，严重影响材料性能。所以，热诱导孔洞的控制成功与否直接决定着粉末高温合金制件的质量是否能达到航空发动机要求，极其重要。

2、粉末高温合金制件在制备过程中多采用热等静压成型，而为了保证热等静压的顺利进行，粉末通常需要真空封装在带有下粉管的圆柱形包套中。现有的包套封焊工艺采用压焊等方式对下粉管进行封焊，一般采用感应加热将下粉管加热至500～700℃后采用气压压扁的方式对下粉管进行加工，压扁后利用瞬时电流将压扁面进行熔焊。但是，在大批量生产的方式下，这种封焊工艺成功率不高，经常会在封焊时产生爆管、焊不足等问题，焊接稳定性差，即便封焊成功，其焊缝强度在热等静压100～150mpa、1000℃以上的工作条件下也极易产生漏气，进而导致粉末高温合金热诱导孔隙率不达标，良率较低。更为严重时，导致整个包套的报废，浪费粉末，极大提升了大批量生产的制造成本。

3、因此，亟需一种100％可靠的焊接工艺和装置，彻底解决粉末高温合金用包套漏气的问题，提升热诱导孔洞良率。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种提升粉末高温合金热诱导孔洞良率的封焊装置及工艺，用以解决现有粉末高温合金热诱导孔洞良率较低的问题。

2、一方面，本专利技术提供了一种提升粉末高温合金热诱导孔洞良率的封焊工艺，包括以下步骤：

3、s1：液压压管；将高温合金粉末通过真空管路经由下粉管装填在包套内，在粉末装填完毕后，对下粉管进行一次压扁，提高压力对下粉管再进行二次压扁，形成第一道压痕，压扁位置是下粉管内粉末上端8～10cm处；

4、s2：激光焊接；将激光发射孔对准压痕中心线，设置激光焊接起点、终点、焊接速度和焊接功率；

5、s3：二道压管焊接；对下粉管内粉末上端3～5cm处的下粉管进行一次压扁；提高压力再进行二次压扁，形成第二道压痕；然后再进行激光焊接；

6、s4：焊接保护套管；沿第一道压管压痕上边缘切割下粉管，切割完成后，将一个直径比下粉管大8～10cm的圆柱形保护套管套在下粉管外侧，圆柱形保护套管下边缘采用氩弧焊焊接，氩弧焊焊接完成后在保护套管中装入高温合金粉末，装满后用氩弧焊将套管盖与套管完成封焊。

7、进一步地，所述一次压扁的压力为8～10吨，所述二次压扁的压力为10～15吨。

8、进一步地，在步骤s2中，所述焊接速度为30～80mm/s，所述焊接功率1-1.5kw。

9、进一步地，在步骤s3中，所述焊接速度为40～80mm/s，所述焊接功率1.2-1.5kw。

10、进一步地，在步骤s2中，激光焊接pwm频率10000～30000hz，pwm脉宽为50～70ms。

11、进一步地，在步骤s3中，激光焊接pwm频率10000～20000hz，pwm脉宽为50～60ms。

12、进一步地，在步骤s2和s3中激光焊接起点和终点距离粉管边缘1～1.5mm，起点和终点需缓升缓降，缓升缓降距离各为3～4mm。

13、更进一步地，经过热等静压后，粉末高温合金热诱导孔隙率在0.3％以下，良率为100％，热等静压的压力为100-150mpa，温度为1000℃以上。

14、另一方面，本专利技术提供了一种封焊装置，用于实现本专利技术的封焊工艺，所述封焊装置由激光焊接组件1、液压压机组件2和工作台行进组件3组成，所述激光焊接组件1与所述液压压机组件2共同连接在工作台面4上。

15、进一步地，所述工作台面4上部与x运动轴6相连接，工作台面4通过x轴伺服电机7驱动沿x方向滑轨5与所述x运动轴6实现所述激光焊接组件1和液压压机组件2x轴方向的移动；

16、所述x运动轴6与工作台面4下部通过两个z运动轴9与两个y方向滑轨11连接，所述z运动轴依靠气缸8驱动进行z方向移动；所述y方向滑轨11下部连接在底座12上；y方向滑轨通过固定模块10辅助固定，而所述x运动轴6依靠固定轴套14确保丝杆能够来回移动。

17、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：

18、1、本专利技术采用液压压扁-激光焊接-焊接保护套管相结合的工艺，代替了现有的感应加热和气压压扁相结合的工艺，一方面，减少了感应加热过程，降低了操作复杂度，稳定的液压输出保证了下粉管压扁面厚度的均匀性，为后续的焊接提供了稳定的工作条件；另一方面，激光焊接能量密度高，焊接过程深度大且变形小，对压扁组件的厚度具有较好的容错性，同时激光焊接起点和终点设置有缓升缓降，解决了压焊边缘容易爆管的缺陷，大大提升了焊接的成功率和可靠性；最终保证了下粉管的封焊质量，粉末高温合金热诱导孔隙率保持在0.3％以下，良率从95％提升到100％；

19、2、由于下粉管与包套直径差较大，本专利技术采用焊接保护套管的方式，减少了热等静压过程中下粉管根部应力集中的问题，进一步减少了热等静压漏气的可能性。

20、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

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【技术保护点】

1.一种提升粉末高温合金热诱导孔洞良率的封焊工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的封焊工艺，其特征在于，所述一次压扁的压力为8～10吨，所述二次压扁的压力为10～15吨。

3.根据权利要求1所述的封焊工艺，其特征在于，所述焊接速度为30～80mm/s，所述焊接功率1-1.5KW。

4.根据权利要求3所述的封焊工艺，其特征在于，所述焊接速度为40～80mm/s，所述焊接功率1.2-1.5KW。

5.根据权利要求1所述的封焊工艺，其特征在于，在步骤S2中，激光焊接PWM频率10000～30000Hz，PWM脉宽为50～70ms。

6.根据权利要求5所述的封焊工艺，其特征在于，在步骤S2中，激光焊接PWM频率10000～20000Hz，PWM脉宽为50～60ms。

7.根据权利要求1所述的封焊工艺，其特征在于，在步骤2中激光焊接起点和终点距离粉管边缘1～1.5mm，起点和终点需缓升缓降，缓升缓降距离各为3～4mm。

8.根据权利要求1所述的封焊工艺，其特征在于，经过热等静压后，粉末高

9.一种封焊装置，其特征在于，用于实现权利要求1-8任一项所述的封焊工艺，所述封焊装置由激光焊接组件(1)、液压压机组件(2)和工作台行进组件(3)组成，所述激光焊接组件(1)与所述液压压机组件(2)共同连接在工作台面(4)上。

10.根据权利要求9所述封焊装置，其特征在于，所述工作台面(4)上部与X运动轴(6)相连接，工作台面(4)通过X轴伺服电机(7)驱动沿X方向滑轨(5)与所述X运动轴(6)实现所述激光焊接组件(1)和液压压机组件(2)X轴方向的移动；

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【技术特征摘要】

1.一种提升粉末高温合金热诱导孔洞良率的封焊工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的封焊工艺，其特征在于，所述一次压扁的压力为8～10吨，所述二次压扁的压力为10～15吨。

3.根据权利要求1所述的封焊工艺，其特征在于，所述焊接速度为30～80mm/s，所述焊接功率1-1.5kw。

4.根据权利要求3所述的封焊工艺，其特征在于，所述焊接速度为40～80mm/s，所述焊接功率1.2-1.5kw。

5.根据权利要求1所述的封焊工艺，其特征在于，在步骤s2中，激光焊接pwm频率10000～30000hz，pwm脉宽为50～70ms。

6.根据权利要求5所述的封焊工艺，其特征在于，在步骤s2中，激光焊接pwm频率10000～20000hz，pwm脉宽为50～60ms。

7.根据权利要求1所述的封焊工艺，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓烁，穆松林，胡阳，孔令伟，熊志，袁华，康志强，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：

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