[发明专利]一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法

说明书

本发明提出一种双辐板涡轮盘的焊接方法，这种方法焊接而成的双辐板涡轮盘界面成分均匀、变形少，焊接界面力学性能与基体相当，同时还能实现周向和径向精准定位，结构简单、装拆方便。

技术领域

本发明属于航空发动机和燃气轮机领域涡轮盘制造领域，具体涉及一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法。

背景技术

双辐板涡轮盘，较常规的涡轮盘减重明显，进而减轻发动机整体质量，提高涡轮转子承载能力，从而提高发动机推重比，是下一代航空发动机关键技术之一。双辐板涡轮盘通过左、右两个辐板焊接而成，左、右辐板之间形成一个中心盘腔。涡轮盘工作环境恶劣，导致盘体温度和应力都比较高，加上双辐板涡轮盘焊接难度大，因此，对双辐板涡轮盘的焊接要求极高。焊接方法是制约双辐板涡轮盘制造成功的关键因素。

国外对双辐板涡轮盘的焊接为通过增加中间夹层，抽真空加温加压的方法焊接，没有预扩散这个环节，高温、高压焊接不可避免会导致零件变形。国内常规转子焊接采用的惯性摩擦焊和加压过渡液相扩散焊(TLP)方法容易在焊接边界产生大量的飞边，而焊接成形后盘腔内飞边难以加工。

发明内容

本发明的目的：提出一种双辐板涡轮盘的焊接方法，这种方法焊接而成的双辐板涡轮盘界面成分均匀、变形少，焊接界面力学性能与基体相当，同时还能实现周向和径向精准定位，结构简单、装拆方便。

本发明的技术方案：提供一种用于双辐板涡轮盘的焊接方法，所述焊接方法包括：

步骤1，焊接面加工：双辐板涡轮盘毛坯左辐板1加工出左盘心焊接界面6、左内腔轮廓7、左盘缘预扩散焊接内界面8、左盘缘焊接界面9、左盘缘预扩散焊接外界面10、左径向定位止口11和周向定位凸块19；

双辐板涡轮盘毛坯右辐板3加工出右盘心焊接界面12、右内腔轮廓13、右盘缘预扩散焊接内界面14、右盘缘焊接界面15、右盘缘预扩散焊接外界面16、右径向定位止口17和周向定位凹槽20；

步骤2，电镀：左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12、左盘缘焊接界面9、右盘缘焊接界面15采用电镀方式覆盖一层活性金属元素镀层；

步骤3，装配：将左辐板的左径向定位止口11、周向定位凸块19与右辐板的右径向定位止口17和周向定位凹槽20配合，使左盘缘预扩散焊接内界面8、左盘缘预扩散焊接外界面10分别对应与右盘缘预扩散焊接内界面14、右盘缘预扩散焊接外界面16接触，在左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12之间存在间隙；

步骤4，预扩散焊接：采用预扩散工艺对左盘缘预扩散焊接内界面8、右盘缘预扩散焊接内界面14进行初步焊接，对左盘缘预扩散焊接外界面10、右盘缘预扩散焊接外界面16进行初步焊接，形成盘缘密闭空腔18；

步骤5，热等静压：将预扩散焊接后的毛坯放入热等静压炉进行热等静压扩散，左盘心焊接界面6、右盘心焊接界面12焊接，并实现双辐板涡轮盘毛坯左辐板1、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3焊接。

进一步地，双辐板涡轮盘毛坯左辐板1加工出的左盘缘预扩散焊接内界面8面积占轮缘总焊接面积的1～1.5％、左盘缘预扩散焊接外界面10占轮缘总焊接面积的1.5～2％。

进一步地，金属元素镀层为活性金属元素镍层。

进一步地，通过加温、加压方式进行预扩散焊接。

进一步地，预扩散焊接前在双辐板涡轮盘毛坯左辐板1的左加压面2、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3的右加压面4均覆盖一层石墨纸，以避免盘缘预扩散焊接后盘件无法与压头分离。

进一步地，根据双辐板涡轮盘毛坯材料性能，确定双辐板涡轮盘毛坯左辐板1、双辐板涡轮盘毛坯右辐板3组织的状态和焊接温度。

进一步地，预扩散焊接温度、保温时间与热等静压扩散焊接温度、保温时间一致。

进一步地，保温时间为2～5小时。