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[摘 要]薄壁钣焊封严件是转包航空小钣金线主要产品，由于該件的结构复杂、尺寸精度高，前期生产钎焊一次提交合格率仅为22.6%，因此而增加的辅助加工造成了人力、物力的巨大浪费。为改善这一状况，经过多次攻关，一次钎焊的毛细、钎焊合格率已提高到86%左右，大大降低了返修次数。本文对该产品单件钣金成型的改进、组合定位夹具的调整、钎焊参数的细化进行了总结。
[关键词]储能定位焊 高温真空钎焊 薄壁钣焊
中图分类号：T4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0247-01
引言
低压涡轮静子壳体系列产品是转包生产某发动机的低压涡轮静子扇形封严件，安装于低压涡轮机匣上，与各级低压涡轮转子叶尖形成级间径向燃气封严。是由五种高温合金冲压成形扇形环件和高温合金蜂窝件经真空高温钎焊组合加工而成。扇形封严件是该系列涡扇发动机低压涡轮部件重要件。由于要在长期高温高压燃气冲刷、并承受涡轮叶片叶尖高速摩擦的恶劣环境中实现稳定可靠工作，结构设计要求严格。
1 零件结构特点及对焊接的技术要求
低压涡轮静子壳体由五个冲压成型扇形段和高温合金蜂窝经高温真空钎焊工艺连接而成（见图1中P01为前横板，P02为背条，P04为搭接板，P05为梯形板条，P09为后横板）。其中P02（背条）结构尺寸较复杂，大弧段的圆弧最大半径R516，扇形平均弧长253，且轮廓度尺寸精度高，涉及弯曲、成形等工艺，钎焊后自由状态轮廓度达0.5mm，限制状态轮廓度达0.25mm。组合件采用真空高温钎焊工艺技术，将各种零件连接成为稳定可靠的整体。钎焊面积率要求80%以上，并要求用X光、毛细等无损检测方法进行检验和验收。
2 材料介绍
扇形封严件单件所用毛料均为薄壁钴基高温合金板材，牌号HS188，技术条件AMS5608，料料厚度分别是：P01/P02/P03—0.96、P04—0.6、 P05—1.78[3]。P06/7/8为蜂窝外构件，由厚度为0.071的镍基高温合金Hastelloy X箔材（技术条件为AMS5536），经叠压拼焊成型加工而成。蜂窝与扇形底板真空钎焊用料为B50TF81 A类粉和粘带及B50TF217 B类箔带和镍粉。钎焊温度1175±10℃。AMS5608的冷冲压性能优良但在限制状态下点焊如果内部变形率大于屈服应变，必然产生塑性变形同时伴随残余应力。由于残余应力直接受约束条件，装配间隙，焊接顺序的影响，解决钎焊后应力释放引起的变形只能在点焊过程及钎焊后加以校正。
3 造成钎焊合格率低的工艺技术问题分析
依据扇形封严件的结构和材料特点，其加工工艺主要为各钣金件的冲压成形加工、组合储能定位焊、真空高温钎焊和组合加工等阶段。影响钎焊质量的过程为前三个阶段，具体原因如下：
3.1 钣金件加工
五种钣金件冲压加工后的尺寸、形状误差在组合装配时出现公差积累，各钣金件在配合处的曲率差异在定位焊时因限制状态下点焊会产生塑性变形同时伴随残余应力。当高温钎焊时残余应力的释放便造成焊后金属板片间的开焊现象。同时，如果蜂窝底板的成形轮廓与外购的蜂窝轮廓不能很好地匹配，势必造成它们之间的钎焊间隙局部过大，导致钎焊过程中熔融钎料的流失而出现毛细检查不合格现象。由于大小弯边、蜂窝底板、搭接板均为带弧度的弯曲型面，其成形过程为拉伸、弯曲、翻边等复合冷成形工艺，加之板材为全新的钴基合金HS188材料，使得成形模具的设计、制造与调试有较大难度，在模具设计和零件加工工艺上如何控制回弹，使各冲压件的曲率、截面形状更趋于理想状态是需要首先解决的技术问题。
3.2 组合储能定位焊
零件的正确组合装配是组合加工的一大技术难点。由于多种复杂钣金零件按组合件位置尺寸要求组合在一起技术上不是太容易。且钣金件的尺寸位置容差造成各件相互之间位置存在较大错移，必须设计合理装配夹具，以将各钣金件正确地固定在一起。定位焊采用储能点焊的方法。定位焊的电流、焊点位置、风压都必须试验确定，严格控制，定位焊夹具应该在点焊时受力点只和零件工作面轮廓相关，零件和夹具不发生干涉。
3.3 去应力热处理
增加去应力热处理希望通过随后的校正工序摸索出预收缩量、预变形量，使零件在固溶时效热处理后机械加工前既符合尺寸要求又无应力残留。
4 点焊夹具的改进
针对开焊及毛细不合格问题，必须对定位焊做进一步改进，做到无干涉定位，压紧可靠。电极冲击力作用于零件为弹性变形。如图2所示，将定位基准改为与设计基准一致，原支撑用基准块改为“可调支撑”，并通过可调支撑紧固有效消除P02与P01的装配间隙；另一端支撑面补加工5处避让槽，使P03的槽口避免承受点焊施压而变形，实现点焊压力直接由芯条传递平衡，保证P02与P03能够贴紧、靠实。
5 焊接参数细化
经过长期现场跟踪，分析，通过点焊试验，摸索点焊参数以达到减少钎焊变形的目的。在点焊过程中，如果点焊参数过小，零件应力释放后出现开焊；如果点焊参数太大则形成压痕过深，出炉后压痕不易去除。另外点焊时应检查点焊缓冲铜片，防止尖边放电及减薄过大，防止造成飞溅及空穴。
6 结论
通过对钣金零件的成型和组件钎焊工艺研制，逐步调整工艺方法和工装结构， 低压涡轮静子壳体的一次焊合格率由原来的22.5%提高到96.5%，零件废品率也大幅度降低由原来的6%-7%以降低到2%左右。
[关键词]储能定位焊 高温真空钎焊 薄壁钣焊
中图分类号：T4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0247-01
引言
低压涡轮静子壳体系列产品是转包生产某发动机的低压涡轮静子扇形封严件，安装于低压涡轮机匣上，与各级低压涡轮转子叶尖形成级间径向燃气封严。是由五种高温合金冲压成形扇形环件和高温合金蜂窝件经真空高温钎焊组合加工而成。扇形封严件是该系列涡扇发动机低压涡轮部件重要件。由于要在长期高温高压燃气冲刷、并承受涡轮叶片叶尖高速摩擦的恶劣环境中实现稳定可靠工作，结构设计要求严格。
1 零件结构特点及对焊接的技术要求
低压涡轮静子壳体由五个冲压成型扇形段和高温合金蜂窝经高温真空钎焊工艺连接而成（见图1中P01为前横板，P02为背条，P04为搭接板，P05为梯形板条，P09为后横板）。其中P02（背条）结构尺寸较复杂，大弧段的圆弧最大半径R516，扇形平均弧长253，且轮廓度尺寸精度高，涉及弯曲、成形等工艺，钎焊后自由状态轮廓度达0.5mm，限制状态轮廓度达0.25mm。组合件采用真空高温钎焊工艺技术，将各种零件连接成为稳定可靠的整体。钎焊面积率要求80%以上，并要求用X光、毛细等无损检测方法进行检验和验收。
2 材料介绍
扇形封严件单件所用毛料均为薄壁钴基高温合金板材，牌号HS188，技术条件AMS5608，料料厚度分别是：P01/P02/P03—0.96、P04—0.6、 P05—1.78[3]。P06/7/8为蜂窝外构件，由厚度为0.071的镍基高温合金Hastelloy X箔材（技术条件为AMS5536），经叠压拼焊成型加工而成。蜂窝与扇形底板真空钎焊用料为B50TF81 A类粉和粘带及B50TF217 B类箔带和镍粉。钎焊温度1175±10℃。AMS5608的冷冲压性能优良但在限制状态下点焊如果内部变形率大于屈服应变，必然产生塑性变形同时伴随残余应力。由于残余应力直接受约束条件，装配间隙，焊接顺序的影响，解决钎焊后应力释放引起的变形只能在点焊过程及钎焊后加以校正。
3 造成钎焊合格率低的工艺技术问题分析
依据扇形封严件的结构和材料特点，其加工工艺主要为各钣金件的冲压成形加工、组合储能定位焊、真空高温钎焊和组合加工等阶段。影响钎焊质量的过程为前三个阶段，具体原因如下：
3.1 钣金件加工
五种钣金件冲压加工后的尺寸、形状误差在组合装配时出现公差积累，各钣金件在配合处的曲率差异在定位焊时因限制状态下点焊会产生塑性变形同时伴随残余应力。当高温钎焊时残余应力的释放便造成焊后金属板片间的开焊现象。同时，如果蜂窝底板的成形轮廓与外购的蜂窝轮廓不能很好地匹配，势必造成它们之间的钎焊间隙局部过大，导致钎焊过程中熔融钎料的流失而出现毛细检查不合格现象。由于大小弯边、蜂窝底板、搭接板均为带弧度的弯曲型面，其成形过程为拉伸、弯曲、翻边等复合冷成形工艺，加之板材为全新的钴基合金HS188材料，使得成形模具的设计、制造与调试有较大难度，在模具设计和零件加工工艺上如何控制回弹，使各冲压件的曲率、截面形状更趋于理想状态是需要首先解决的技术问题。
3.2 组合储能定位焊
零件的正确组合装配是组合加工的一大技术难点。由于多种复杂钣金零件按组合件位置尺寸要求组合在一起技术上不是太容易。且钣金件的尺寸位置容差造成各件相互之间位置存在较大错移，必须设计合理装配夹具，以将各钣金件正确地固定在一起。定位焊采用储能点焊的方法。定位焊的电流、焊点位置、风压都必须试验确定，严格控制，定位焊夹具应该在点焊时受力点只和零件工作面轮廓相关，零件和夹具不发生干涉。
3.3 去应力热处理
增加去应力热处理希望通过随后的校正工序摸索出预收缩量、预变形量，使零件在固溶时效热处理后机械加工前既符合尺寸要求又无应力残留。
4 点焊夹具的改进
针对开焊及毛细不合格问题，必须对定位焊做进一步改进，做到无干涉定位，压紧可靠。电极冲击力作用于零件为弹性变形。如图2所示，将定位基准改为与设计基准一致，原支撑用基准块改为“可调支撑”，并通过可调支撑紧固有效消除P02与P01的装配间隙；另一端支撑面补加工5处避让槽，使P03的槽口避免承受点焊施压而变形，实现点焊压力直接由芯条传递平衡，保证P02与P03能够贴紧、靠实。
5 焊接参数细化
经过长期现场跟踪，分析，通过点焊试验，摸索点焊参数以达到减少钎焊变形的目的。在点焊过程中，如果点焊参数过小，零件应力释放后出现开焊；如果点焊参数太大则形成压痕过深，出炉后压痕不易去除。另外点焊时应检查点焊缓冲铜片，防止尖边放电及减薄过大，防止造成飞溅及空穴。
6 结论
通过对钣金零件的成型和组件钎焊工艺研制，逐步调整工艺方法和工装结构， 低压涡轮静子壳体的一次焊合格率由原来的22.5%提高到96.5%，零件废品率也大幅度降低由原来的6%-7%以降低到2%左右。