一种蓝宝石球罩与钛合金焊接的制备方法与流程

1.本发明属于异种材料焊接技术领域，特别是涉及一种蓝宝石球罩与钛合金焊接的制备方法。


背景技术：

2.目前，蓝宝石球罩与钛合金的连接技术作为目前飞行器设备的关键技术之一而备受关注，连接后需要能满足气动加热温度、较强的气动压力、盐雾等恶劣条件下的工作环境要求。
3.国内使用的蓝宝石球罩与钛合金的连接方法为胶接连接，该连接方法存在着较大的缺陷。胶接接头强度低，且不能承受高温（300℃以上），结合面易老化，严重影响了连接件的使用寿命和可靠性。为满足某些特定行业（军工、航天航空等）的苛刻要求，为满足特殊应用场合的特殊应用需求，急需一种实现蓝宝石球罩和钛合金高质量焊接的新方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种蓝宝石球罩与钛合金焊接的制备方法，采用分段焊接，首先焊接钛合金壳体与可伐合金过渡环，再焊接可伐合金过渡环与蓝宝石球罩本体，确保焊接后的产品能满足气动加热温度、较强的气动压力、盐雾等恶劣条件下的工作环境要求，解决了现有的蓝宝石球罩本体与钛合金壳体之间连接强度不足，焊接成品零件不能满足高温高速运行要求的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明为一种蓝宝石球罩与钛合金焊接的制备方法，包括蓝宝石球罩本体、可伐合金过渡环和钛合金壳体，所述钛合金壳体位于最下面，所述可伐合金过渡环套在钛合金壳体的上端，所述钛合金壳体与可伐合金过渡环之间的接触平面上填充有第二焊料，所述蓝宝石球罩本体放置在可伐合金过渡环的顶面上，所述蓝宝石球罩本体与可伐合金过渡环之间的接触平面上填充有第一焊料；具体制备步骤包括：s1：超声清洗蓝宝石球罩本体、可伐合金过渡环和钛合金壳体；s2：将钛合金壳体放入钎焊炉的工作面上，将可伐合金过渡环套在钛合金壳体上；s3：在钛合金壳体与可伐合金过渡环之间的接触平面上填充1g的第二焊料；s4：关好炉门，启动过渡环焊接程序；s5：可伐合金过渡环焊接完成后，待温度降到50℃后，打开炉门，检查可伐合金过渡环是否焊正，焊料流淌是否均匀，无问题进入下一步蓝宝石焊接；s6：将蓝宝石球罩本体放在可伐合金过渡环的上方；s7：在蓝宝石球罩本体与可伐合金过渡环之间的接触平面上填充0.9g的第一焊料；
s8：用工装调整蓝宝石球罩本体的位置，保证三者的同轴度，关好炉门，启动蓝宝石焊接程序；s9：蓝宝石球罩本体焊接完成后，待温度降到50℃后，打开炉门，检查蓝宝石球罩本体是否破裂，焊缝是否均匀、光滑，如无瑕疵，则焊接成功。
6.进一步地，所述可伐合金过渡环的材料采用可伐合金4j34。
7.进一步地，所述第一焊料设置为70cu-25ti-5zr焊料。
8.进一步地，所述第二焊料设置为ti-21cu-13zr-9ni焊料。
9.进一步地，所述s4中过渡环焊接程序具体步骤包括：s41：对钎焊炉抽真空至5.0e-4，打开循环冷却水；s42：钎焊炉从室温加热至650℃，加热时间控制在60min，650℃保温30min；s43：继续加热至800℃，加热时间控制在15min，800℃保温30min；s44：继续加热至930℃，加热时间控制在12min，930℃保温30min；s45：逐渐冷却至室温，冷却时间控制在720min。
10.进一步地，所述s8中蓝宝石球罩本体与可伐合金过渡环的同轴度小于0.02mm，保证焊接的高质量，避免焊接成品难以满足气动加热温度、较强的气动压力、盐雾等恶劣条件下的工作环境要求。
11.进一步地，所述s8中蓝宝石焊接程序具体步骤包括：s81：对钎焊炉抽真空至5.0e-4，打开循环冷却水；s82：钎焊炉从室温加热至700℃，加热时间控制在60min，700℃保温30min；s83：继续加热至810℃，加热时间控制在15min，810℃保温45min；s84：继续加热至945℃，加热时间控制在12min，945℃保温45min；s85：逐渐冷却至室温，冷却时间控制在720min。
12.本发明具有以下有益效果：1、本发明采用分段焊接，首先焊接钛合金壳体与可伐合金过渡环，再焊接可伐合金过渡环与蓝宝石球罩本体，确保焊接后的产品能满足气动加热温度、较强的气动压力、盐雾等恶劣条件下的工作环境要求，解决了现有的蓝宝石球罩本体与钛合金壳体之间连接强度不足，焊接成品零件不能满足高温高速运行要求的问题；2、本发明在焊接钛合金壳体与可伐合金过渡环焊接时，采用阶梯式温度加热曲线，严格控制温度、时间，精确控制在650℃、800℃以及930℃时保温，严格控制升温、降温速率，保证可伐合金过渡环与焊接钛合金壳体能彻底焊在一起，且可伐合金过渡环与钛合金壳体特殊的表面形状，保证两者的焊接接触面积较大，进而提高焊接的牢固性；3、本发明在可伐合金过渡环与蓝宝石球罩本体焊接时，采用阶梯式温度加热曲线，严格控制温度、时间，精确控制在700℃、810℃以及945℃时保温，严格控制升温、降温速率，保证可伐合金过渡环与蓝宝石球罩本体能彻底焊在一起。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附
图：图1为本发明的剖面结构示意图；图2为本发明的图1中a处结构示意图；图3为本发明的钛合金壳体与可伐合金过渡环焊接时的温度曲线图；图4为本发明的可伐合金过渡环与蓝宝石球罩本体焊接时的温度曲线图。
14.附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、蓝宝石球罩本体；2、可伐合金过渡环；3、钛合金壳体；4、第一焊料；5、第二焊料。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
16.请参阅图1-2所示，本发明为一种蓝宝石球罩与钛合金焊接的制备方法，包括蓝宝石球罩本体1、可伐合金过渡环2和钛合金壳体3，钛合金壳体3位于最下面，可伐合金过渡环2套在钛合金壳体3的上端，可伐合金过渡环2的材料采用可伐合金4j34，钛合金壳体3与可伐合金过渡环2之间的接触平面上填充有第二焊料5，第二焊料5设置为ti-21cu-13zr-9ni焊料，可伐合金过渡环2与钛合金壳体3特殊的表面形状，可伐合金过渡环2的上下端的两个平面均与钛合金壳体3接触，保证两者的焊接接触面积较大，进而提高焊接的牢固性，蓝宝石球罩本体1放置在可伐合金过渡环2的顶面上，蓝宝石球罩本体1与可伐合金过渡环2之间的接触平面上填充有第一焊料4，第一焊料4设置为70cu-25ti-5zr焊料。
17.具体制备步骤包括：s1：超声清洗蓝宝石球罩本体1、可伐合金过渡环2和钛合金壳体3；s2：将钛合金壳体3放入钎焊炉的工作面上，将可伐合金过渡环2套在钛合金壳体3上；s3：在钛合金壳体3与可伐合金过渡环2之间的接触平面上填充1g的第二焊料5；s4：关好炉门，启动过渡环焊接程序，精确控制在650℃、800℃以及930℃时保温，严格控制升温、降温速率，保证可伐合金过渡环2与焊接钛合金壳体3能彻底焊在一起；其中如图3所示，过渡环焊接程序具体步骤包括：s41：对钎焊炉抽真空至5.0e-4，打开循环冷却水；s42：钎焊炉从室温加热至650℃，加热时间控制在60min，650℃保温30min；s43：继续加热至800℃，加热时间控制在15min，800℃保温30min；s44：继续加热至930℃，加热时间控制在12min，930℃保温30min；s45：逐渐冷却至室温，冷却时间控制在720min；s5：可伐合金过渡环2焊接完成后，待温度降到50℃后，打开炉门，检查可伐合金过渡环2是否焊正，焊料流淌是否均匀，无问题进入下一步蓝宝石焊接；s6：将蓝宝石球罩本体1放在可伐合金过渡环2的上方；s7：在蓝宝石球罩本体1与可伐合金过渡环2之间的接触平面上填充0.9g的第一焊料4；s8：用工装调整蓝宝石球罩本体1的位置，保证三者的同轴度小于0.02mm，关好炉门，启动蓝宝石焊接程序，精确控制在700℃、810℃以及945℃时保温，严格控制升温、降温
速率，保证可伐合金过渡环2与蓝宝石球罩本体1能彻底焊在一起；其中如图4所示，蓝宝石焊接程序具体步骤包括：s81：对钎焊炉抽真空至5.0e-4，打开循环冷却水；s82：钎焊炉从室温加热至700℃，加热时间控制在60min，700℃保温30min；s83：继续加热至810℃，加热时间控制在15min，810℃保温45min；s84：继续加热至945℃，加热时间控制在12min，945℃保温45min；s85：逐渐冷却至室温，冷却时间控制在720min；s9：蓝宝石球罩本体1焊接完成后，待温度降到50℃后，打开炉门，检查蓝宝石球罩本体1是否破裂，焊缝是否均匀、光滑，如无瑕疵，则焊接成功。
18.整体焊接好后，经过气密性及焊接强度测试，气密性满足要求，在规定的压力条件下进行气密性测试，无泄漏，满足要求，焊接拉伸强度室温达到150mpa以上，完全能满足高温高速运行要求，本发明采用分段焊接，首先焊接钛合金壳体3与可伐合金过渡环2，再焊接可伐合金过渡环2与蓝宝石球罩本体1，确保焊接后的产品能满足气动加热温度、较强的气动压力、盐雾等恶劣条件下的工作环境要求，解决了现有的蓝宝石球罩本体1与钛合金壳体3之间连接强度不足，焊接成品零件不能满足高温高速运行要求的问题。
19.以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本发明的保护范围。