CN111408805B - 一种钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法，该工艺方法以FV520B不锈钢作为叶轮的叶轮材料进行钎焊制备叶轮；该工艺方法中叶轮为小直径窄流道离心叶轮；该工艺方法将钎焊及性能热处理在同一个真空炉中进行。本发明的叶轮制造工艺方法，通过将叶轮的钎焊及性能热处理安排在同一工艺执行的方法，叶轮不用出炉直接完成钎焊及调质处理，执行回火工艺时叶轮不出炉，直接在真空钎焊炉进行回火曲线处理，工艺简单、成本较低的代替其他复杂的工艺方法来制造叶轮。
Description
技术领域
本发明属于离心压缩机叶轮制造领域，涉及钎焊制造叶轮，具体涉及一种钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法。
背景技术
目前，在工业制造中，具有小直径、窄流道离心压缩机叶轮，使用制造频率越来越多。该种叶轮通常有四种方法制造，整体铣制、两体电弧焊接、电腐蚀加工、钎焊方法。整体铣制适合于叶轮流道尺寸相对较大，以满足机械加工刀具能够进入，两体电弧焊接方法成型的叶轮尺寸精度相对较低，电腐蚀加工成本较高。而钎焊方法以其简单的工艺流程，相比低的成本优势成为为同行主要采用的叶轮制造方法之一。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法，解决现有技术中的小直径窄流道离心叶轮制造方法复杂及成本高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法：
该工艺方法以FV520B不锈钢作为叶轮的叶轮材料进行钎焊制备叶轮；
该工艺方法中所述的叶轮为小直径窄流道离心叶轮；
该工艺方法将钎焊及性能热处理在同一个真空炉中进行。
本发明还具有如下技术特征：
钎焊及性能热处理在同一个真空炉中进行的同炉工艺为：真空炉内的压力≤6×10-2Pa；钎焊温度为980～1100℃；淬火温度为880±10℃；回火温度为610±5℃。
具体的，该方法具体按照以下步骤进行：
步骤一，钎焊前检查：
钎焊前将轮盖和轮盘进行扣合检查，采用对中工装将轮盖和轮盘进行对中，检查每个叶片与轮盖的间隙≤0.05mm；
步骤二，钎料准备：
采用硬质纸板或硬质塑料按照叶片形状进行叶片拓样，将叶片拓样边沿线向外等距2～4mm拓展形成钎料样板；用钎料样板划线，剪切钎料，保持钎料表面平整、无褶皱；
步骤三，钎焊前清洗：
钎料及待钎焊的叶轮第一遍采用丙酮清洗，第二遍采用汽油清洗；
步骤四，叶轮与钎料安装：
将钎料安装在叶轮的叶片与轮盘中间，保持固定，得到装配好的叶轮；
步骤五，钎焊及性能热处理同炉处理：
将装配好的叶轮放置在真空炉内，抽真空至真空炉内的压力≤6× 10-2Pa；升高炉内温度至钎焊温度，保温30～60分钟，然后降温至淬火温度，保温2～4小时，采用淬火介质冷却到65℃以下，再加热到回火温度，保温 2～3小时，采用淬火介质冷却到65℃以下，叶轮钎焊完成。
优选的，所述的淬火介质为99％纯度的N2。
具体的，所述的小直径窄流道离心叶轮的直径≤600mm，流道高度出气边≤20mm。
具体的，该工艺方法以Au基钎料进行钎焊制备叶轮，所述的Au基钎料，以重量份数计，由以下原料制成：Au为82％，Ni为18％。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的叶轮制造工艺方法，通过将叶轮的钎焊及性能热处理安排在同一工艺执行的方法，叶轮不用出炉直接完成钎焊及调质处理，执行回火工艺时叶轮不出炉，直接在真空钎焊炉进行回火曲线处理，工艺简单、成本较低的代替其他复杂的工艺方法来制造叶轮。
叶轮作为一种既需要成型制造又需要具有较高性能的关键零部件，其钎焊工艺及性能热处理工艺一直是制造过程中的关键特殊工艺。本发明的工艺方法比叶轮先进行钎焊，叶轮出炉检验钎焊合格之后再进行性能热处理的工艺方法，更加节省成本及周期。
附图说明
图1是小直径窄流道离心叶轮的整体结构示意图。
图2是轮盘和叶片的结构示意图。
图3是同炉进行钎焊及性能热处理的热处理工艺曲线。
图中各个标号的含义为：1-轮盘，2-叶片，3-轮盖，4-进气边，5-出气边。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
本发明中的小直径窄流道离心叶轮，如图1至图2所示，包括轮盘1，轮盘1上沿着径向布设有多个结构相同的叶片2，叶片2上盖合有轮盖3。叶片2位于轮盘1中心的一侧为进气边4，叶片2位于轮盘1边缘的一侧为出气边5。优选的，叶片数为19个。
本发明的工艺方法的小直径窄流道离心叶轮为具有耐一般性腐蚀介质、强度介于690MPa至800MPa要求的小直径窄流道离心叶轮。
本发明的工艺方法的小直径窄流道离心叶轮无法整体铣制，而且对于叶轮尺寸精度要求较高。
本发明的工艺方法在制造过程中的关键为钎焊及性能热处理工艺规范的确定。
钎缝C型超声波检验：要求钎着率≥95％。
力学性能试验：采用标准材料拉伸试验方法，检测材料的力学性能，各项指标合格，要求叶轮材料力学性能抗拉强度≥690Mpa。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法：
该工艺方法以FV520B不锈钢作为叶轮的叶轮材料进行钎焊制备叶轮；
该工艺方法中叶轮为小直径窄流道离心叶轮；
该工艺方法将钎焊及性能热处理在同一个真空炉中进行。
具体的，钎焊及性能热处理在同一个真空炉中进行的同炉工艺为：真空炉内的压力≤6×10-2Pa；钎焊温度为980～1100℃；淬火温度为880±10℃；回火温度为610±5℃。
具体的，该方法具体按照以下步骤进行：
步骤一，钎焊前检查：
钎焊前将轮盖和轮盘进行扣合检查，采用对中工装将轮盖和轮盘进行对中，检查每个叶片与轮盖的间隙≤0.05mm；
步骤二，钎料准备：
采用硬质纸板或硬质塑料按照叶片形状进行叶片拓样，将叶片拓样边沿线向外等距2～4mm拓展形成钎料样板；用钎料样板划线，剪切钎料，保持钎料表面平整、无褶皱；
步骤三，钎焊前清洗：
钎料及待钎焊的叶轮第一遍采用丙酮清洗，第二遍采用高纯度汽油清洗；
步骤四，叶轮与钎料安装：
将钎料安装在叶轮的叶片与轮盘中间，保持固定，得到装配好的叶轮；
步骤五，钎焊及性能热处理同炉处理：
将装配好的叶轮放置在真空炉内，抽真空至真空炉内的压力≤6× 10-2Pa；升高炉内温度至钎焊温度，保温30～60分钟，然后降温至淬火温度，保温2～4小时，采用淬火介质快速冷却到65℃以下，再加热到回火温度，保温2～3小时，采用淬火介质快速冷却到65℃以下，叶轮钎焊完成。
优选的，淬火介质为99％纯度的N2。
作为步骤五的一个优选离子，钎焊及性能热处理在同一个真空炉中进行的同炉工艺按照如图3所示的同炉进行钎焊及性能热处理的热处理工艺曲线进行。
进一步地，升高炉内温度至钎焊温度之前，可以对叶轮进行700±10℃的预热，使得叶轮的受热更加均匀。
具体的，采用淬火介质快速冷却的具体过程为采用淬火介质风扇降温冷却，充气压力0.15MPa±0.05MPa。
具体的，小直径窄流道离心叶轮的直径≤600mm，流道高度出气边≤ 20mm。
具体的，该工艺方法以Au基钎料进行钎焊制备叶轮，Au基钎料，以重量份数计，由以下原料制成：Au为82％，Ni为18％。
本实施例焊接的小直径窄流道离心叶轮，经过钎缝C型超声波检验和力学性能试验的检测，合格，焊接成功。
对比例1：
本对比例给出一种不采用钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法，该方法与实施例1的主要区别在于：本对比例中，钎焊、淬火和回火之间分别要进行降温出炉。
本对比例的叶轮材料、叶轮结构、钎料和淬火介质均与实施例1均相同。
具体的，该方法具体按照以下步骤进行：
步骤一，钎焊前检查：
与实施例1的步骤一相同。
步骤二，钎料准备：
与实施例1的步骤二相同。
步骤三，钎焊前清洗：
与实施例1的步骤三相同。
步骤四，叶轮与钎料安装：
与实施例1的步骤四相同。
步骤五，钎焊：
将装配好的叶轮放置在真空炉内，抽真空至真空炉内的压力≤6× 10-2Pa；升高炉内温度至钎焊温度980～1100℃，保温30～60分钟，然后采用淬火介质快速冷却到65℃以下，出炉；
步骤六，淬火：
将经过钎焊后的叶轮再放入真空炉中回炉，抽真空至真空炉内的压力≤ 6×10- 2Pa；升高炉内温度至淬火温度880±10℃，保温2～4小时，采用淬火介质快速冷却到65℃以下，出炉；
步骤七，回火：
将经过淬火后的叶轮再放入井式炉中回炉，常压加热到回火温度610± 5℃，保温2～3小时，采用淬火介质快速冷却到65℃以下，叶轮钎焊完成。
采用C型超声波方法进行检验，结果钎着率＜95％，表明本次钎焊不成功。
采用本对比例的方法对叶轮进行二次焊接，本对比例的第二次钎焊接成功，C型超声波方法检验，钎着率≥95％。材料抗拉强度≥690Mpa。但由于第一次钎焊不合格，对导致该叶轮重新钎焊及性能热处理，周期延长了4～6 天。针对第二次的成功钎焊而言，虽然焊接过程成功，C型超声波方法检验，钎着率≥95％。材料抗拉强度≥650Mpa。但对比例由于钎焊后叶轮出炉，真空炉存在充气，抽真空的时间，以及叶轮调转时间，比实施例1，周期延长了至少5～8个小时。
从上述对比例1和实施例1的对比可以看出，叶轮钎焊成型过程中，不同炉进行钎焊和性能热处理相比同炉钎焊和性能热处理，周期延长，成本增加。按照本专利申请的同炉钎焊及热处理的工艺执行，可低成本短周期的完成叶轮成型。
Claims (3)
1.一种钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法，其特征在于，该方法具体按照以下步骤进行：
步骤一，钎焊前检查：
钎焊前将轮盖和轮盘进行扣合检查，采用对中工装将轮盖和轮盘进行对中，检查每个叶片与轮盖的间隙≤0.05mm；
步骤二，钎料准备：
采用硬质纸板或硬质塑料按照叶片形状进行叶片拓样，将叶片拓样边沿线向外等距2～4mm拓展形成钎料样板；用钎料样板划线，剪切钎料，保持钎料表面平整、无褶皱；
步骤三，钎焊前清洗：
钎料及待钎焊的叶轮第一遍采用丙酮清洗，第二遍采用汽油清洗；
步骤四，叶轮与钎料安装：
将钎料安装在叶轮的叶片与轮盘中间，保持固定，得到装配好的叶轮；
该工艺方法以FV520B不锈钢作为叶轮的叶轮材料进行钎焊制备叶轮；
该工艺方法中所述的叶轮为小直径窄流道离心叶轮，所述的小直径窄流道离心叶轮的直径≤600mm，流道高度出气边≤20mm；
步骤五，钎焊及性能热处理同炉处理：
该工艺方法将钎焊及性能热处理在同一个真空炉中进行，钎焊及性能热处理在同一个真空炉中进行的同炉工艺为：真空炉内的压力≤6×10-2Pa；钎焊温度为980～1100℃；淬火温度为880±10℃；回火温度为610±5℃；
将装配好的叶轮放置在真空炉内，抽真空至真空炉内的压力≤6×10-2Pa；升高炉内温度至钎焊温度，保温30～60分钟，然后降温至淬火温度，保温2～4小时，采用淬火介质冷却到65℃以下，再加热到回火温度，保温2～3小时，采用淬火介质冷却到65℃以下，叶轮钎焊完成。
2.如权利要求1所述的钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法，其特征在于，所述的淬火介质为99％纯度的N2。
3.如权利要求1所述的钎焊及性能热处理同炉的叶轮制造工艺方法，其特征在于，该工艺方法以Au基钎料进行钎焊制备叶轮，所述的Au基钎料，以重量份数计，由以下原料制成：Au为82％，Ni为18％。
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