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镍真空扩散焊接法的铸造高温合金零件的连接方法
发布时间:2022-12-31

本文涉及焊接,即基于镍扩散焊接法的铸造高温合金零件的连接方法,可用于制造内燃机、蒸汽和燃气轮机、喷气发动机、原子能发电厂等在高温下运行的重型部件。

本文的原型是一种复杂耐热镍合金。真空扩散焊接工艺在1000°C的温度下进行,比压缩压力为2公斤/毫米2,然后在1200°C下老化20分钟。

这种方法的缺点是在此温度(20分钟)下焊接期间没有时间形成牢固的粘合。温度为1000°C的铸造高温合金的焊接基于镍扩散到低活性。与贱金属的特性相比,延展性的特性被低估了。焊接接头的抗拉强度较低。

零件由铸造ZHS32 ZHS32MONO的镍合金制成,或者包括这些零件的至少两个碎片,通过扩散合金砾岩载荷施加11 g / mm 2在真空中在1320°C下40分钟-1小时。

这种方法的缺点是,发动机对焊接接头的特性、化学成分和微观结构的高要求,焊接区的施加载荷为11 g/mm 2是不可接受的,因为焊件的性能特征和强度因此降低。没有所需的载荷不允许稳定和增强化合物的强度性能,因为扩散活性极低。

本文所要解决的问题是提供一种在真空中以[敏感词]焊接条件选择的无中间层的高温合金铸造镍基的扩散焊接方法。这允许:

- 排除待焊接材料结构的变化;

- 尽量减少细节的塑性变形;

- 提供必要的稳定粘接强度。

这一技术成果的实现在于,在基于镍的铸造高温合金的扩散焊方法中,包括用于焊接、真空的元件的组装,焊接温度选自0,987T s<T St.<1,001T nn的关系,其中nn T-局部温度熔化铸造合金St T-焊接温度,T s-待焊接材料的固相距温度, 并在焊接中携带3.1公斤/毫米2的压缩力,在进行焊接过程中提供大塑性变形,然后0.5-2、5小时去除焊接力并以不超过30-50°C /min的速度冷却至室温。

实验确定,在特定压力下,此时焊接部件的塑性变形不超过5%,表明只有焊接表面上微突起的变形。这反过来又导致合金的结构变化,从而对焊接接头的强度产生积极影响。而且,为了改善以不超过30-50°C / min的速率冷却至室温的焊接力后的加工特性。

本文的本质在于,所选的扩散键合模式允许激活接触区的扩散过程。选定的冷却速率促进增强颗粒的释放,稳定合金的结构,从而确保材料微观结构的高强度和持久性。所有这些都增加了在严重载荷下运行的焊接结构的寿命和可靠性。

示例 1

它们由合金 ZHS32 部件制成,每个部件的尺寸为 17 × 40。用于焊接端面并放入扩散装置的物品。将摄像机安装抽真空工作,加热至焊接温度由以下关系确定:0,987T s <T St. <1,001T nn,其中nn T -合金的局部熔化温度,St. T -焊接温度T = St 1328°C,T s -待焊材料的固相距温度,并执行1 kg/mm 2的压缩力进行焊接, 在进行焊接过程所需的时间内提供大塑性变形,持续 1.5 小时。然后去除焊接力并以不超过30-50°C / min的速度冷却至室温。

示例 2

它们由合金 ZHS32 部件制成,每个部件的尺寸为 17 × 40。用于焊接端面并放入扩散装置的物品。将摄像机安装抽真空工作,加热至焊接温度由以下关系确定0,987T s <T St. <1,001T nn,其中nn T -合金的局部熔化铸造温度,St. T-焊接温度T = St 1290°C,T s-待焊材料的固相线温度,并进行焊接压缩力为2.5 kg/mm 2, 在进行焊接过程所需的时间内提供大塑性变形,持续 2.5 小时。然后去除焊接力并以不超过30-50°C / min的速度冷却至室温。

例 3

它们由合金 ZHS32 部件制成,每个部件的尺寸为 17 × 40。用于焊接端面并放入扩散装置的物品。抽真空工作腔,加热至焊接温度由以下关系确定0,987T s <T St. <1,001T nn,其中nn T -合金的局部熔化温度,St. T-焊接温度T = St 1322°C,T s-待焊材料的固相距温度,并进行焊接的压缩力为2 kg/mm 2, 在进行焊接过程所需的时间内提供大塑性变形1小时。然后去除焊接力并以不超过30-50°C / min的速度冷却至室温。

表中列出了零件ZHS32在20°C和工作温度为650°C时在标准测试程序下的机械性能的测试结果。


因此,所提出的方法提供了在650°C的工作温度下的细节,与原型相比,获得了更高的耐热性和更高的强度,高延展性保持。焊缝具有与母材相当的机械性能。

通过扩散焊接焊接由镍基合金铸造的高温合金部件的应用大大提高了其使用寿命和可靠性。此外,这种合金的焊接接头的可能性可能导致发动机设计的改变,减轻其重量。

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