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[摘 要]高温合金三角座在导管组件生产中发现，零件焊接后三角座主体裂纹与焊缝处裂纹等故障，呈批量出现、一次焊接合格率极低、报废量大，已形成严重制约生产的瓶颈，增加了制造成本。为解决此问题，采用与设计进行协商改进零件结构尺寸、现场跟踪零件加工中的主要环节，查找裂纹产生的原因，细化工艺等攻关措施，提高一次焊接格率，稳定产品质量。同时也为其它壁厚差较大的类似结构零件焊接积累了丰富的经验。
[关键词]焊接裂纹 壁厚差 合格率
中图分类号：TG457.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0317-01
[引 言]
航空发动机管路配件中常有高温合金三角座零件，其焊接均为钎焊方式，由于零件结构限制目前只能实现手工火焰钎焊，零件钎焊后三角座主体产生裂纹故障，焊接合格率低、报废量大。从三角座结构及焊接接口形式看，其主体与焊接处壁厚差较大，焊接时受热不均是造成三角座主体裂纹的主要因素之一。同时控制手工钎焊温度防止零件焊接处过热，提高焊前打光、清洗等工艺过程的水平直接关系到产品的加工质量、效率、成本。本文主要针对三角座主体裂纹问题所采取的解决措施进行了详细的阐述。
1 研究内容
1.1复查与三角座材料相同、结构类似、焊接接口形式相同的其它件号焊接配合处图纸尺寸、焊前毛料状态及加工后检查内容并作对比。与设计协商，改进设计尺寸。
1.2改进工艺方法，做焊接工艺试验，决定其能否实现自动焊接。
1.3现场跟踪零件加工过程，复查火焰钎焊过程中的主要环节，查找主体裂纹产生的原因，细化工艺规程。
2 原因分析
2.1 三角座工艺复查
复查三角座零件结构（见图1）及与三角座材料（材料GH696）相同、结构类似、焊接接口形式相同的件号焊接配合处尺寸、焊接方式作对比。发现该零件焊接配合处壁厚与其它类似结构零件相比较薄。其名义尺寸约为1mm左右，极限尺寸较薄。而同种焊接接口形式、同材料、同结构的其它件号焊接处壁厚约为1.5 mm左右。通过上述零件的对比情况，三角座零件焊接处的壁厚较薄是焊接裂纹产生的主要原因。因此将工艺复查情况及裂纹故障情况与设计协商，增加零件焊接配合处壁厚，以提高三角座焊接合格率及焊接质量。
2.2 三角座高频钎焊可行性分析
2.2.1 存在的問题及难点
高频钎焊是利用变化的磁场在需焊接部位通过临近效应和积肤效应形成变化的电流，产生热量，并利用热量将焊丝融化形成焊接。高频钎焊感应线圈加大尺寸后所产生的磁场是否能够满足高频焊要求是问题的难点，因此高频感应线圈的制作就尤为重要。研制直径大小合理的高频感应线圈是焊缝质量的直接影响因素。因此设计了法兰盘高频焊感应圈及固定装置，并购买了大直径玻璃管。
2.2.2 高频钎焊试验
钎焊前若焊件清理不干净，在钎缝处存有污物，就会产生钎料渗透量不足和钎焊气孔等缺陷，使钎焊接头强度下降。在保证焊接间隙的情况下打磨待焊处至呈现金属光泽，并用脱脂棉蘸酒精擦净待焊处，以改善焊件最终的焊接效果。因法兰盘零件壁厚差较大，高频钎焊时零件受热不均匀，钎料在零件表面的流动性不好，导致钎焊缝渗透量不足或焊接裂纹。因此先将法兰盘零件预加热，然后进行高频钎焊。由于法兰盘两端孔处与高频感应线圈距离最近，且孔处与焊缝位置较近，产生的热量完全被法兰盘两端吸收，热量无法到达焊缝处，焊料圈几乎没有熔化。经过几次试验证明此种结构不适合高频钎焊。示意如图2：
3 三角座钎焊试验
3.1 三角座火焰钎焊裂纹分析及工艺试验
零件的钎焊是在低于母材熔点、高于钎料熔点的某一温度下加热母材通过液态钎料在母材表面或间隙中润湿、铺展、毛隙流动填缝，最终凝固结晶，而实现原子间结合的一种材料连接方法。因此两个相互焊接的零件之间必须存在间隙，钎焊接头预留间隙的大小，与母材和所选用的钎料、钎剂的种类，以及钎焊方法、钎焊温度和钎料的安置方式均有关。因钎焊为异种金属材料（GH696+1Cr18Ni9Ti）钎焊，还需考虑到金属的膨胀系数。
攻关组从人、机、料、法、环等加工环节进行分析，并对设计更改壁厚尺寸的零件进行手工火焰钎焊试验。试验中发现三角座零件焊接处与菲焊接处壁厚差较大，钎焊时零件受热不均匀，钎料在零件表面的流动性不好，钎焊时为满足钎焊缝渗透量，反复加热焊缝处产生热裂纹；同时零件壁厚差大，冷却速度不同，快速冷却过程中焊缝处产生冷裂纹。因此三角座焊前未预热、焊后未缓冷是影响焊接裂纹的主要原因。
2.2 工艺改进
结合三角座零件焊接试验及分析，现场指导工人操作步骤、操作时间控制、零件的加热程度及焊接时的火焰颜色等，严格控制零件焊前清理、各工序之间的时间间隔。并专门制作手工火焰钎焊操作注意事项看板，从现场加工、工艺路线两个方面相结合进行改进，改进、细化的关键点如下：
1）定位焊与钎焊前应用脱脂棉蘸酒精将组件待焊处及焊丝进行清洗；
2）管端打光待焊处后及时进行定位焊及钎焊，给出工步间的时间间隔。
3）三角座零件主体钎焊前应对主体缓慢均匀预加热，钎焊后将焊炬缓慢移开焊缝，使其缓冷。
按以上内容进行钎焊，经过多批次导管组件钎焊后X光检查、焊接检验及密封性试验等检验结果统计，手工火焰钎焊一次钎焊合格率达到93%以上。
3 结论
通过以上工艺试验及现场跟踪，解决了三角座钎焊主体裂纹与焊缝处裂纹等故障，提高了零件一次焊接合格率，满足了生产进度。为不同结构的其它壁厚差较大的零件火焰钎焊奠定了坚实的理论与实践基础，同时提高了手工钎焊的整体水平。
参考文献
[1]气体保护焊工艺基础：机械工业出版社，殷树言
[2]焊接标准手册：机械工业部东方锅炉厂标准化室
[3]气焊工：吉林化学工业集团公司，刘 宏
[关键词]焊接裂纹 壁厚差 合格率
中图分类号：TG457.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0317-01
[引 言]
航空发动机管路配件中常有高温合金三角座零件，其焊接均为钎焊方式，由于零件结构限制目前只能实现手工火焰钎焊，零件钎焊后三角座主体产生裂纹故障，焊接合格率低、报废量大。从三角座结构及焊接接口形式看，其主体与焊接处壁厚差较大，焊接时受热不均是造成三角座主体裂纹的主要因素之一。同时控制手工钎焊温度防止零件焊接处过热，提高焊前打光、清洗等工艺过程的水平直接关系到产品的加工质量、效率、成本。本文主要针对三角座主体裂纹问题所采取的解决措施进行了详细的阐述。
1 研究内容
1.1复查与三角座材料相同、结构类似、焊接接口形式相同的其它件号焊接配合处图纸尺寸、焊前毛料状态及加工后检查内容并作对比。与设计协商，改进设计尺寸。
1.2改进工艺方法，做焊接工艺试验，决定其能否实现自动焊接。
1.3现场跟踪零件加工过程，复查火焰钎焊过程中的主要环节，查找主体裂纹产生的原因，细化工艺规程。
2 原因分析
2.1 三角座工艺复查
复查三角座零件结构（见图1）及与三角座材料（材料GH696）相同、结构类似、焊接接口形式相同的件号焊接配合处尺寸、焊接方式作对比。发现该零件焊接配合处壁厚与其它类似结构零件相比较薄。其名义尺寸约为1mm左右，极限尺寸较薄。而同种焊接接口形式、同材料、同结构的其它件号焊接处壁厚约为1.5 mm左右。通过上述零件的对比情况，三角座零件焊接处的壁厚较薄是焊接裂纹产生的主要原因。因此将工艺复查情况及裂纹故障情况与设计协商，增加零件焊接配合处壁厚，以提高三角座焊接合格率及焊接质量。
2.2 三角座高频钎焊可行性分析
2.2.1 存在的問题及难点
高频钎焊是利用变化的磁场在需焊接部位通过临近效应和积肤效应形成变化的电流，产生热量，并利用热量将焊丝融化形成焊接。高频钎焊感应线圈加大尺寸后所产生的磁场是否能够满足高频焊要求是问题的难点，因此高频感应线圈的制作就尤为重要。研制直径大小合理的高频感应线圈是焊缝质量的直接影响因素。因此设计了法兰盘高频焊感应圈及固定装置，并购买了大直径玻璃管。
2.2.2 高频钎焊试验
钎焊前若焊件清理不干净，在钎缝处存有污物，就会产生钎料渗透量不足和钎焊气孔等缺陷，使钎焊接头强度下降。在保证焊接间隙的情况下打磨待焊处至呈现金属光泽，并用脱脂棉蘸酒精擦净待焊处，以改善焊件最终的焊接效果。因法兰盘零件壁厚差较大，高频钎焊时零件受热不均匀，钎料在零件表面的流动性不好，导致钎焊缝渗透量不足或焊接裂纹。因此先将法兰盘零件预加热，然后进行高频钎焊。由于法兰盘两端孔处与高频感应线圈距离最近，且孔处与焊缝位置较近，产生的热量完全被法兰盘两端吸收，热量无法到达焊缝处，焊料圈几乎没有熔化。经过几次试验证明此种结构不适合高频钎焊。示意如图2：
3 三角座钎焊试验
3.1 三角座火焰钎焊裂纹分析及工艺试验
零件的钎焊是在低于母材熔点、高于钎料熔点的某一温度下加热母材通过液态钎料在母材表面或间隙中润湿、铺展、毛隙流动填缝，最终凝固结晶，而实现原子间结合的一种材料连接方法。因此两个相互焊接的零件之间必须存在间隙，钎焊接头预留间隙的大小，与母材和所选用的钎料、钎剂的种类，以及钎焊方法、钎焊温度和钎料的安置方式均有关。因钎焊为异种金属材料（GH696+1Cr18Ni9Ti）钎焊，还需考虑到金属的膨胀系数。
攻关组从人、机、料、法、环等加工环节进行分析，并对设计更改壁厚尺寸的零件进行手工火焰钎焊试验。试验中发现三角座零件焊接处与菲焊接处壁厚差较大，钎焊时零件受热不均匀，钎料在零件表面的流动性不好，钎焊时为满足钎焊缝渗透量，反复加热焊缝处产生热裂纹；同时零件壁厚差大，冷却速度不同，快速冷却过程中焊缝处产生冷裂纹。因此三角座焊前未预热、焊后未缓冷是影响焊接裂纹的主要原因。
2.2 工艺改进
结合三角座零件焊接试验及分析，现场指导工人操作步骤、操作时间控制、零件的加热程度及焊接时的火焰颜色等，严格控制零件焊前清理、各工序之间的时间间隔。并专门制作手工火焰钎焊操作注意事项看板，从现场加工、工艺路线两个方面相结合进行改进，改进、细化的关键点如下：
1）定位焊与钎焊前应用脱脂棉蘸酒精将组件待焊处及焊丝进行清洗；
2）管端打光待焊处后及时进行定位焊及钎焊，给出工步间的时间间隔。
3）三角座零件主体钎焊前应对主体缓慢均匀预加热，钎焊后将焊炬缓慢移开焊缝，使其缓冷。
按以上内容进行钎焊，经过多批次导管组件钎焊后X光检查、焊接检验及密封性试验等检验结果统计，手工火焰钎焊一次钎焊合格率达到93%以上。
3 结论
通过以上工艺试验及现场跟踪，解决了三角座钎焊主体裂纹与焊缝处裂纹等故障，提高了零件一次焊接合格率，满足了生产进度。为不同结构的其它壁厚差较大的零件火焰钎焊奠定了坚实的理论与实践基础，同时提高了手工钎焊的整体水平。
参考文献
[1]气体保护焊工艺基础：机械工业出版社，殷树言
[2]焊接标准手册：机械工业部东方锅炉厂标准化室
[3]气焊工：吉林化学工业集团公司，刘 宏