前言
本文介绍的铸造叶片材料始于上世纪60年代,一开始用作变形高温合金。随着高温合金的研究和发展,对成分进行了微调之后,该合金具有非常优异的可铸造性能、抗热腐蚀和氧化性能,如今被广泛用作航空发动机的低压涡轮铸造叶片。
为何叫做返工?
为何叫返工,不叫返修?实际上,航空制造业对这两个名词有着明确的定义和区分。
本文介绍的返工技术是材料在叶片铸造过程中出现缺陷时,允许直接使用的返工方法,修复裂纹、孔隙等缺陷,质量能够满足设计意图和图纸规范的要求。因此叫做返工。
该低压涡轮铸造叶片的返工工艺主要包括真空钎焊、真空扩散热处理,而不包括熔焊这样的焊接工艺。
零件准备
叶片铸造过程中的模壳材料、陶瓷芯材料等非零件本体材料都必须去除干净。清洗零件后通过检测排除任何异常情况。每个叶片上都有可能存在多种缺陷,应该详细记录缺陷的类型、尺寸、位置等信息。
返工区域的加工
返工区域需要机加或者打磨露出新鲜的金属表面。注意打磨工具的选择,不能嵌入金属中,造成二次污染。
如果使用化学清洗方法,不能引起晶间腐蚀、晶间氧化以及合金贫化的问题。
返工前的检测
采用荧光检测返工区域的表面缺陷情况,如果缺陷过大,不满足设计要求,重新进行返工区域的加工。
注意,荧光检测前应使用腐蚀工艺去除表面的金属屑,让可能的缺陷能够充分暴露。
钎料的选择
钎料的选择,要根据返工区域的尺寸、形状和位置而定,在工艺上满足其流动性的需要。这里就有很多技巧性问题了,包括不同钎料的混合、混合比例、是否使用粘接剂、粘接剂的比例、钎料的粘度等等。
支撑条、阻焊剂等任何用于控制钎料位置,或者限制钎料在叶片孔隙流动的材料都要得到客户批准。技术上讲,这些材料必须保证在钎焊之后能够完全去除。如果使用支撑条,其材质、厚度应满足设计要求,并且去除支撑条后,必须确保零件表面无裂纹、气孔等缺陷。
钎料的使用
填充钎料前,去除油污、氧化物或者其它外来物,这些都容易影响钎焊质量。涂钎料的时候必须确保钎料与所有待返工面保持接触,压压实,不能在钎料和零件表面形成孔隙、气泡。
在返工区域填充对应的单一钎料或者混合填充料。计算好量,量少了填不满,量多了会溢出。填充后轻微压实,随后干燥,注意防污染。
使用阻焊剂时,涂在钎料可能流到的地方,可以有效防止污染非返工区域,以及防止钎料溢出、填充不足的情况。
钎焊过程
按照客户批准的工艺规程执行,满足指定的加热、保温、冷却的温度和时间的要求,满足真空度的要求。
热处理设备、热电偶、仪器仪表必须满足AMS2750的要求。
目视检查
通过目视检查所有返工区域,排除未填满或者未填充的区域。如果需要,最多可以重复一次返工工艺循环。
扩散过程
目视检查合格以后,叶片按客户批准的工艺规程进行真空扩散热处理。
数据积累充分以后,扩散热处理也可以与钎焊过程合并。
精修
以上过程完成之后,打磨抛光所有区域,确保返工区域与邻近表面圆滑过渡。叶片必须满足表面轮廓、尺寸的所有要求。
终检
目视检查、无损检测等手段,确保叶片质量满足所有设计验收要求。