钎焊在航空工业中的应用.doc

东莞市力华机械设备有限公司 钎焊在航空工业中的应用 航空发动机是钎焊应用最广泛的领域之一航空发动机推力大，燃油温度高，使用的 结构材料多为不锈钢、钛合金和铝、钛含量较高的高温合金，特别是高温合金，它们的熔 焊性能一般很差，因此主要依靠真空或气体保护钎焊进行连接的例如：发动机导流叶片、 高压涡轮导向器叶片、转子叶片、整流器、扩压器、燃烧室燃油喷嘴、高压压气机冠环组 件、燃烧室头部转接段、发动机下舱、机舱加热器、燃烧室内外衬套、高压涡轮轴承座、 钛合金栅格翼航空发动机轴承机匣尾喷管涡轮、封严和换热用蜂窝结构等等都是采用真空 炉中钎焊方法制造的燃油总管、动力轴、压气机静子环、液压和气压导管等大都采用气 体保护感应加热钎焊仅有少数航空发动机构件采用其他钎焊方法连接，例如：某些导管 （包括小加力燃油总管）等，采用了火焰钎焊铝与不锈钢导管连接采用钎剂保护的炉中 钎焊 1.压气机静子环 航空发动机压气机静子环是发动机的关键部件JT3D-3B 发动机已用于波音 707 客机 和 B-52 重型轰炸机上，其压气机静子环（4~7 级为低压、9~14 级为高压）材料为 AISI410 不锈钢（1Cr13），叶片与内环的连接都采用炉中氢气保护钎焊工艺。

4~7 级低 压静子环采用 AMS-4772A 银钎料箔带，其名义成分为 Ag54Cu40Zn5Ni1，钎焊温度为 950℃±5℃9~14 级高压静子环采用厚度为 0.2mm 的 BAu-4 金镍材料，其名义成分为 Au82Ni18，钎焊温度为 1010℃上述箔带钎料与内环一样冲有型孔，装配时夹在叶片与 内环之间钎焊在林特贝开（Lindbeky）连续辊式氢气炉中进行，该炉体长 24m，宽 1.6m，高约 0.6m，共分 6 个区，用来批量生产静子环干氢的纯度为 99.94%以上对 一个高压静子环，钎焊周期约 4h10min为使钎焊前的组合件处于无应力状态，组合件采 东莞市力华机械设备有限公司 用了刚性垫板 2.燃油总管 JT3D-3B 发动机的燃油总管由两个半环组成，每个半环上分布着四个喷嘴组合件，燃 油通过总管的导管流到喷嘴组合件（每个喷嘴组件有 6 个喷嘴）并使燃油雾化连续喷嘴 组合件和喷嘴的管子是同轴的，材料为 Inconel 合金，焊前表面镀镍喷嘴用的管子和锻 件是 347 型不锈钢（1Cr18Ni11Nb）喷嘴组合件钎焊采用纯铜作钎料，钎焊温度为 1121℃喷嘴组合件之间的连接管钎焊采用 Au-18Ni 钎料，钎焊温度为 1010℃，感应加 热几分钟就可达到。

感应加热装置的电流频率为 10000Hz保护气氛为 97.5%Ar + 2.5%H 2 的混合气体，露点为-70℃美国普拉特·惠特尼公司钎焊燃油总管以两个感应加热 周期代替了 30h 的炉中钎焊两个感应加热周期是：首先将喷嘴组合件进行感应钎焊，其 次是将半环的大组合件钎焊，后者仅需几分钟喷嘴组合件钎焊是在一个可进行预热、钎 焊、冷却和装卸的四工位装置上进行钎焊用夹具是由无磁性的铝合金制造，充混合气体 的容器采用黄铜材料在保护气体控制系统中装有静电除尘器感应加热器设计成两半个 可分式结构，以形成围绕工件的磁场钎焊过程是连续进行的钎焊好的喷嘴组合件经液 压试验合格后，与连接管、Au-18Ni 钎料一起安装在一个铝夹具盘上，组装成燃油总管的 半环，随后运送到另一个钎焊室中进行感应钎焊钎焊温度为 1010℃可按半环所处不 同位置（预热、钎焊、冷却、装卸）顺序，输入不同强度热量钎焊好的半环经液压试验 合格后方可进行燃油总管总装 3.高压涡轮导向叶片 某发动机高压涡轮导向叶片，集体材料为 DZ40M、GH625 和 K40M 高温合金，采 用钎料为 HBCo51CrNiSiW 和 HBNi40PdCrBSi，真空钎焊规范：真空度 1.33×10 -2 Pa、 钎焊温度为 1200℃±5℃、钎焊保温时间为 20min。

东莞市力华机械设备有限公司 4.高压涡轮风扇机匣 某发电机高压涡轮风扇机匣，集体材料为 TC4（Ti-6Al-4V）钛合金，钎料为 Ag68Cu26Ti6 和 Ag95Al真空钎焊规范：真空度 4×10 -3 Pa，钎焊温度为 860℃±5℃， 钎焊保温时间为 30min 5.蜂窝结构封严环 用于航空发动机涡轮部件密封的蜂窝结构封严环，工作温度达 400~650℃封严环选 用低膨胀系数的 GH903 高温合金，蜂窝芯材为 0.05mm 厚的 GH22，为避免钎料中的硼 对蜂窝芯材的溶蚀，选用了 Ni77CrSi（Ni-15Cr-8Si）非晶态钎料箔真空钎焊规范：真 空度 1.33×10 -2 Pa、钎焊温度为 1165℃±5℃，钎焊保温时间为 20min 6.蜂窝夹层结构承力板 运七飞机的 J5A 发动机使用了蜂窝夹层结构承力板，蜂窝芯材为 Hastelly-x，厚度为 0.05mm，上下盖板为 GH140 铁基高温合金，厚度为 0.7mm钎料为 BNi82CrSiB 非晶 态钎料箔材钎焊规范：钎焊温度为 1030℃、钎焊保温时间为 3min，真空度为 6.5×10- 2Pa。

钎缝经目视检测和超声波检测 7.液压离合器壳体 航空发动机液压离合器壳体，所用材料为 40CrNiMoA 低合金高强钢，钎料为纯铜 （BCu）钎焊前，钎焊盒中先抽真空充氩气保护，充氩气压力约为 2-3Pa.钎焊温度为 1120℃±5℃，钎焊时间为 8~10min 8.导管 在飞机上有数以上千计的液压和气压导管，导管的材料有不锈钢、钛合金、铝合金和 高温合金等与机械螺纹连接相比，采用感应钎焊或炉中钎焊的导管接头不仅解决了接头 漏油问题，而且大大减轻接头的质量在美国的 A-7、DC-10、F-14、B-70 等飞机上已 东莞市力华机械设备有限公司 广泛采用钎焊连接的接头例如在美国某公司的 DC-10 飞机的液压管路系统中，不锈钢导 管总长达 805m 以上，大约有 2000 多个钎焊接头，导管外径从 4.8mm 到 31.8mm，共 有九种规格根据导管接头形状，该公司采用了三种特制的感应圈：多腔式、T 形的和钳 壳式的，钎料主要有 BAg72CuLi（Ag72Cu28Li0.2），熔点为 780℃钎焊在 15Kw 全 自动感应加紧装置上进行由于感应钎焊接头质量稳定可靠，导管接头的 X 光检验已被取 消，所有导管目前仅用目视检查。

在波音 707 飞机液压系统中有 5000 个接头也采用感应 钎焊连接的前麦道公司已为 A-4 喷气战斗机钎焊了 10 万个接头，接头仅进行目视检查 和液压试验B-70 洲际轰炸机的液压系统中有 5000 多个导管接头，用钎焊接头取代普通 螺纹接头，使 B-70 飞机减重 435kg，且大大提高了接头的可靠性用钎焊连接 T 形接头， 材料为 347 型不锈钢WP-7 发动机的小加力燃油总管（一段），基材为 1Cr18Ni9Ti 不 锈钢，钎料为 HL-CuNi30-2-0-0.2，气体火焰钎焊，钎温 1180~1200℃ 9.动力轴 具有 1.03×10 4 J 的 T53 喷气涡轮发动机的轴长 758mm，轴的一段采用锻造的 A1S14140 油淬合金钢，采用 BAg-1（BAg45CuZnCd）银钎料（固相点 607℃，液相点 618℃）和 AMS4310 型钎剂在 0.4kHz 的 10Kw 感应加热装置上进行加热钎焊，钎焊 温度为 750℃±5℃，钎焊保温时间为 30min现已钎焊了 9000 根这样的动力轴，成功地 运转了 1400 万小时采用感应钎焊制造动力轴较用锻件制造的大大减轻了质量，也减少 了加工工时。

10.散热器 在飞机上，使用许多铝合金散热器在飞机上使用的双曲面铝合金滑油散热器和列管 散热器，它们都是采用高温真空钎焊的，钎料均为 BAl86SiMg（即 Al-11.7Si-1Mg）合 金 东莞市力华机械设备有限公司 11.钎焊技术在航空领域中的其他应用 钎焊在航空领域中的应用还有很多，例如美国马赫数为 3 的 YF—12 飞机，它采用了 Borsic/Al—Ti 蜂窝芯复合板作机翼蒙皮它是由 Borsic/Al—Ti 上下面板、Ti—3Al— 2.5V 蜂窝芯、TC4 框架和加强版四部分经真空钎焊组合而成的再如机载多层复杂结构的 铝合金平板缝隙阵列天线、相控阵天线及复杂结构馈电波导也都是采用钎焊连接的钎焊 还广泛应用于航空发动机零部件修复，例如美国 GE 公司采用一种活性钎焊方法——活化 扩散愈合法（ADH），已成功地修复了 50 万件以上的高压涡轮部件，包括各种第 1.2 级 高、低压涡轮导向器裂纹及磨损加拿大 Liburdi 公司采用粉末钎焊技术修复的航空发动 机叶片已达到与新叶片相等寿命，并每年有数万件修复叶片在现役发动机上服役主体材 料为沉淀硬化型镍基高温合金在框架和主体上共发现 13 处裂纹。

选用 BNi74CrSiB 和 BNi68CrSiWB 钎料，钎焊温度为 1165~1175℃，工作真空度不低于 10-2Pa，补焊时间 不少于 20Min钎焊后，进行目视检查钎料熔化和填缝情况，主体上分布的小孔有无堵塞； 荧光渗透检验非穿透性裂纹的补钎质量；观察补钎过程中有无新裂纹产生 本文摘自《钎焊手册》。