感应钎焊在小型活塞杆零件中的应用研究

感应钎焊在小型活塞杆零件中的应用研究

张浩楠 何操  王志伟

中航西安飞机工业集团股份有限公司  陕西省西安市

摘要：小型活塞杆零件是某型号飞机内部重要零件，原采用焊接工艺为火焰钎焊，故障率较高，工人劳动强度大，并且存在很大安全隐患。通过对此零件进行不同参数的感应钎焊的试验，得出最佳焊接参数，提高了焊接安全性，降低了工人的劳动强度，提升了产品质量稳定性。

关键词：感应钎焊、活塞杆

引言：

某型号飞机活塞杆零件（母材为30CrMnSiA）原工艺为火焰钎焊工艺，故障率较高，工人劳动强度大，返修过程会再次对基体加热从而降低零件性能，严重影响整机交付进度与交付质量。且此方法对工人的操作技术水平要求较高，产品质量对人的依存度高，且属于明火操作，存在很大安全隐患。感应钎焊是将焊件待焊部分置于交变磁场中，通过它在交变磁场中产生的感应电流加热焊件的一种钎焊方法。为提高此零件生产效率以及合格率，开展高频感应钎焊技术来解决上述问题[1,2]。

1.焊接试验方案:

1.1试验材料：

选取活塞杆零件局部典型结构，进行试验件下料，试验件配合公差按HB5800执行，下料尺寸见图1，试料要求具体要求见表1, 根据热输入的不同共分为3组参数，为保证数据的可靠性，每组参数3件试验件。

图1 试验件示意图

 表1 试料要求

1.2试验设备：

试验采用SP-15A高频感应加热设备，对加热电流、保温电流、加热时间、保温时间、冷却时间共5个参数进行参数验证试验，得出焊接最佳参数。焊接完成后进行目视检测、磁粉检测以及气密测试，之后进行热处理，随后再次磁粉检测以及气密测试，最终对焊缝区剖切，分析钎料流动情况。

图2 SP-15A高频感应加热设备

1.3试验参数：

首先通过初步试焊得出中间热输入的参数，随后在此基础上分别对加热电流、保温电流、加热时间、保温时间、冷却时间进行改变，得出SY1、SY2、SY3的工艺参数，如下表所示。

表2 感应钎焊参数要求

2试验结果分析

2.1剖切形貌分析

焊接完成后进行了气密试验、磁粉检查，试验结果均合格，随后将SY1、SY2、SY3试验件沿纵切面剖切，其形貌如下表，可以看出其外观形貌均发生了钎料的毛细渗透，焊缝内部致密无缺陷，从剖切形貌可知随着热输入的升高，钎焊时钎料流动更加充分，钎透深度同时也在增大，钎透深度分别为：SY1:8.5mm, SY2:7.6mm, SY3:2.0mm,由此可知不同热输入参数感应钎焊后钎透深度存在差异，但气密试验、磁粉检测试验结果均合格。从焊缝强度上分析，钎透深度越大强度越高，但过大的钎透深度可能导致钎料流入活塞杆内孔，导致活塞杆内部排气孔堵塞，因此SY2为最合适的钎透深度。得出最佳钎焊参数为：加热电流：310A，保温电流：250A，加热时间：90s，保温时间：10s，冷却时间：10s。

表3 不同参数下感应钎焊焊缝剖切形貌

2.2力学性能分析

为了进一步分析钎焊对母材力学性能的影响，对焊接前、焊接后，焊后热处理的焊接试验件进行力学性能测试，试验结果见下图，由于SY1、SY2、SY3焊接区母材性能变化较小，因此统一作分析，由下图可知，零件焊接前强度仅有690MPa，经过焊接后，强度达到970MPa，因此可知焊接过程母材也发生了组织转变，近似于一次淬火，热处理后强度达到了1280MPa，强度进一步提高，相较于火焰钎焊，这种焊接方法一次成型良好，避免了多次补焊导致母材多次淬火，导致零件产生裂纹而报废的风险。

图3 焊接区母材性能变化

3结论

本文采用感应钎焊进行小型活塞杆感应钎焊试验，对加热电流、保温电流、加热时间、保温时间、冷却时间共5个参数进行参数验证试验，得到了最佳焊接参数为加热电流：310A，保温电流：250A，加热时间：90s，保温时间：10s，冷却时间：10s。同时通过母材力学性能分析，焊接过程对母材近似于一次淬火，相较于火焰钎焊，这种焊接方法一次成型良好，避免了多次补焊导致母材多次淬火，导致零件产生裂纹而报废的风险。

参考文献

[1] 胡战明，曹兆斌，张学海．小直径管件感应钎焊焊接工艺的研究[J]. 包头职业技术学院学报,2019(01):20.

[2] 宋建岭，杨春利． 铝与异种金属电弧焊－ 钎焊研究的发展现状［J］． 焊接， 2008( 6) : 6 － 9．