專利名稱：定向凝固的或單晶的部件的釬焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明來源于一種如權(quán)利要求1前序部分所述的定向凝固的或單晶的部件的釬焊方法。
焊接和釬焊是最常見的結(jié)構(gòu)修補(bǔ)和連接燃燃?xì)廨啓C(jī)部件的方式，這些部件一般鑄造而成。但是，由于燃?xì)廨啓C(jī)的高工作效率和較高的渦輪進(jìn)口溫度，所以需要一種在高溫下具有良好材料性能的部件。這可以通過改進(jìn)材料或通過定向凝固的或單晶的部件來實(shí)現(xiàn)。由于所述材料或部件難于焊接，因此試圖通過釬焊方式修補(bǔ)部件。可以通過對小于0.1mm的窄縫進(jìn)行的窄縫釬焊方式在涂覆材料中部分地獲得母材性能。但當(dāng)縫寬大于0.1mm時(shí)，只能在定向單晶凝固部件中產(chǎn)生較低的涂覆焊料機(jī)械性能。
本發(fā)明的目的是在上述那種定向凝固的或單晶部件的釬焊方法中將焊料涂覆在定向單晶凝固部件上或連接這種部件。
根據(jù)本發(fā)明，上述發(fā)明目的是通過權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)在于，焊料和定向凝固的或單晶的部件穿過一個(gè)受熱區(qū)，從而加熱裝置所產(chǎn)生的溫度在此區(qū)域內(nèi)高于焊料的液相線溫度但低于部件的局部初始熔化溫度，即不造成部件的局部熔融，并且在部件和焊料間引入一個(gè)溫度梯度。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是焊料的物理化學(xué)性質(zhì)與定向單晶凝固的母材近似。另外，焊料與傳統(tǒng)焊料相比具有很小的孔隙度。另外，由于可以涂覆定向凝固焊料，所以可以延長定向單晶凝固部件的使用壽命。
可以通過釬焊獲得母材強(qiáng)度。另外，可以通過這種釬焊方式修補(bǔ)高負(fù)荷部件(如渦輪機(jī)葉片、葉片平臺等)。
本發(fā)明的其它設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出了。
在圖中示意地畫出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。其中

圖1a是釬焊裝置的局部縱剖視圖。
圖1b是釬焊裝置的另一幅局部縱剖視圖。
圖2是釬焊修補(bǔ)后的葉片的局部總剖視圖。
圖3是部分定向凝固的焊料的顯微視圖(放大50倍)。
圖4是圖3的放大截面圖(放大100倍)。
圖中只畫出了理解本發(fā)明所需的部件。
在圖1a中示出了釬焊裝置1，它主要由一個(gè)封閉腔2、一塊用于隔熱的絕熱板3(英語Baffle)、一塊板4和至少一個(gè)加熱裝置5構(gòu)成。在這里，可采用感應(yīng)加熱裝置作為加熱裝置5，但也可以采用其它加熱系統(tǒng)。一個(gè)定向凝固部件6安置在板4上。在此部件6上涂覆有一層基本與部件6吻合的固態(tài)焊料8且在此焊料8上又設(shè)置了一個(gè)定向凝固部件7。
例如，焊料是由大部分的待修補(bǔ)部件材料和一種或多種降低熔點(diǎn)元素添加物構(gòu)成的。例如，硼、硅或硼硅混合物可被用作降低熔點(diǎn)的元素。
這三個(gè)部件是如此通過絕熱板3上的開口從下面裝入封閉腔2中的，即至少下定向凝固部件6的上部伸入封閉腔2中。
通過感應(yīng)加熱裝置5將熱能輸入部件6、7、8中。通過加熱產(chǎn)生了一個(gè)界限分明的區(qū)域15，所述部件和焊料沿箭頭14方向穿過此區(qū)域。在此區(qū)域15中，如此選擇加熱裝置5所產(chǎn)生的溫度，即它高于焊料8的液相線溫度但低于定向凝固部件6的局部初始熔化溫度。在板4的方向上，通過部件6、7和焊料8產(chǎn)生了一個(gè)溫度梯度。在部件6和焊料8間的界面上，靠近焊料的部件6表面起到了熔融焊料成核部的作用。如果熔融焊料移出區(qū)域15外，則溫度降至液相線溫度以下。當(dāng)焊料凝固時(shí)，部件6的晶粒取向傳給了焊料。通過在板4方向上的溫度梯度而在焊料中形成了定向凝固。
可以有效地冷卻板4，如通過通入冷水來冷卻板4。由此在板4的方向上加大了溫度梯度。也可以由此將受熱區(qū)15設(shè)計(jì)得較寬，結(jié)果可降低加熱區(qū)尺寸的影響力。
如圖1b所示，凝固的焊料9具有大致與部件6、7母材相同的定向凝固結(jié)構(gòu)。另外，焊縫強(qiáng)度可與部件6、7的強(qiáng)度相比。
圖2示出了一個(gè)定向凝固的或單晶的葉片10，它主要由葉片根部11、葉片體12和平臺13構(gòu)成。焊料涂覆在平臺的不同部位16a上以及涂覆在葉片體的部位16b和葉片頭部的部位16c上。這基本上是通過與上述方式相同的方式進(jìn)行的。
在圖3、4中示出了放大倍數(shù)不同的本發(fā)明凝固焊料的顯微視圖。可清楚地看到在焊料中部分定向凝固的晶粒。
顯然，本發(fā)明不局限于上述示出的實(shí)施例。也可以用單晶部件取代定向凝固部件。
附圖標(biāo)記1釬焊裝置2封閉腔3絕熱板4板5感應(yīng)加熱系統(tǒng)6定向凝固部件7定向凝固部件8釬焊合金/釬焊焊料9定向凝固焊料10 葉片11 葉片根部12 葉片體13 平臺14 運(yùn)動方向15 區(qū)域16a、b、c釬焊點(diǎn)
權(quán)利要求
1.一種定向凝固的或單晶的部件(6，7，10)的釬焊方法，其特征在于，焊料(8，16)和定向凝固的或單晶的部件(6，7，11)穿過一個(gè)受熱區(qū)(5，15)，加熱裝置(5)所產(chǎn)生的溫度在此區(qū)域內(nèi)(5，15)高于焊料(8，16)的液相線溫度但低于部件(6，7，10)的局部初始熔化溫度，并且在部件(6，10)和焊料(8，16)之間形成一溫度梯度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助焊料(8，9)連接部件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，焊料(16a，16b，16c)被涂覆在部件(10)上。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，部件(10)是一個(gè)葉片。
全文摘要
在一種定向凝固的或單晶的部件的釬焊方法中,焊料和定向凝固的或單晶的部件穿過一個(gè)受熱區(qū),從而加熱裝置所產(chǎn)生的溫度在此區(qū)域內(nèi)高于焊料的液相線溫度但低于部件的局部初始熔化溫度并且一個(gè)溫度梯度作用于部件和焊料之間。
文檔編號B23K1/002GK1196989SQ9810785
公開日1998年10月28日 申請日期1998年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月8日
發(fā)明者R·鮑曼, B·弗里茨謝 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司