燃烧室机匣真空钎焊技术研究

中航湖南通用航空发动机有限公司（株洲 412002）徐 念

1.概述

真空钎焊是钎焊技术中焊缝质量最好的一种，由于特别适合焊接复杂和多零件组合件实现大面积区域的连接，故在航空发动机壳体类零件中应用广泛。我公司承接的国外多个航机燃烧室机匣结构复杂（见图1），其铸造凸台、钣金成形的法兰、支架和机匣壁等几十个零部件需使用真空钎焊进行组合，材料牌号为高温合金AMS5599、AMS5581等。

图1 燃烧室机匣外观

2.工艺难点

如图2所示，在新品试制过程中，真空钎焊后出现如下问题：①零件出炉后铸件凸台的螺纹孔中易进入钎料。②焊缝处有空洞，特别是氩弧焊定位焊点下方。③机匣壁四周的凸台和支架处过多的钎料容易往下滴落，难以清除。

图2 焊缝的各种缺陷

3.工艺试验

为解决上述问题，保证零件的顺利交付，我们从多个方面着手，分析了钎料的流动性、基体金属的性能、钎料的性能、焊前接头表面准备、钎焊温度和时间，其中钎焊温度和时间、钎料牌号在设计图样中已规定，只能从钎料填充、焊前表面准备及接头间隙配合等方面进行解决。

（1）钎焊接头表面准备 从真空钎焊高温状态下的钎料润湿性来看，基体金属的表面状况对钎料的性能有很大的影响，由于它决定液态钎料的表面张力，能把钎料拉成金属薄膜，所以焊前准备极其重要，要保证零件表面清洁无氧化物，想办法增加焊接时钎料的润湿性。

焊前钎焊接头配合处按需对单件进行胀形，无法胀形的部位钳工校形，保证贴合面间隙0.05～0.12mm。校正工序完成后对零件焊接贴合部位使用碳化硅砂轮轻轻打磨，不仅凸台、支架的钎焊部位需要进行打磨，而且这些单件与机匣壁的贴合处也需要进行去除氧化膜并使表面粗糙化，由此增加钎料的毛细作用，完成这个操作必须使单薄的零件不产生变形或其他损伤。打磨完成之后对所有单件进行超声波清洗，将灰尘、油污等杂质清理干净，使用干净塑料袋装好。

（2）钎焊前组合定位 准备非晶态钎料（一种薄片状钎料，厚度0.04～0.15mm），按焊缝贴合部位的形状使用剪刀剪切，并使用电阻点焊的方法（手压式小功率点焊机）将其固定在凸台、支架钎焊接头处（见图3），然后将这些小单件氩弧焊定位至机匣壁上，这时钎料置于两零件之间。氩弧焊定位需保证各小单件在机匣壁上的位置，焊点数量2～3点，焊点直径≤2.5mm，均匀分布，定位过程中注意通氩气保护，防止定位焊点氧化；氩弧焊组合完成之后再对钎焊接头部位进行电阻点焊，焊点间距20mm，以减小接头的贴合间隙并保证焊缝有一定的强度。

图3 定位组合

（3）焊缝膏状钎料的填充及阻流剂的应用 在凸台及支架等焊缝四周涂抹膏状钎料，其成分为镍基钎料粉末82Ni-4.5Si-7.0Cr-3.1B-3.0Fe和粘接剂混合而成，根据试验情况每条焊缝的钎料总量要进行控制，填料工人必须进行培训，保证手工填充的钎料在焊接部位涂抹均匀，防止过量。

钎焊过程中，为限制钎料在规定的区域内流动，用毛笔细致地将白色的阻流剂涂在接头处（见图4），铸件凸台螺纹孔内也进行涂刷，该阻流剂成分为水磨铝矾土粉、钙和镁的氧化物、二氧化钛等粉末与乙醇混合。仔细观察可以发现若钎料填充过多，出炉的零件焊缝下端会形成巨大的焊瘤，当钎料的填充量多到一定程度时，阻流剂也不能阻止其滴落，因此焊前镍基钎料粉末的填充量必须进行控制。

以上步骤完成后将零件送入真空炉中，钎焊温度（1060±15）℃，出炉后检测发现焊缝成形美观（见图1），无空洞等焊接缺陷，钎料没有出现滴落现象，也没有进入螺纹孔中。焊后增加了超声波清洗和钳工工序，将螺纹孔中的阻流剂清理干净。

图4 阻流剂的涂刷

4.结语

通过试验，零件要获得较好的真空钎焊焊缝质量，焊前准备必须做到焊接区域干净无污染，并对贴合间隙大小、钎料总量和阻流剂的应用等方面进行控制。

我公司通过不断改进，目前燃烧室机匣这类复杂壳体类零件的真空钎焊质量得到了保证，现在零件已实现大批量生产，提高了生产效率，节约了劳动成本。