1?前 言

GH3536合金是一種在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制中被廣泛選用的材料，它是一種含F(xiàn)e量較高，主要用Cr和Ni固溶強(qiáng)化的鎳基高溫合金，相當(dāng)于美國(guó)的Hastelloy-x。該合金密度小(密度僅為&23g/cm3,可減少發(fā)動(dòng)機(jī)自重),并具有良好的抗氧化和耐腐蝕性能，在900℃以下具有中等的持久、蠕變強(qiáng)度，具有較好的冷熱加工成形性，適宜制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室部件和其它高溫部件。

2 GH3536合金焊接性分析

2.1 GH3536合金化學(xué)成分

(1)GH3536合金化學(xué)成分GH3536合金化學(xué)成分如表1。

(2)GH3536合金機(jī)械性能(室溫)煉鋼工藝：真空感應(yīng)+電渣重熔

品種規(guī)格：薄板≤4. 7mm熱處理狀態(tài)：固溶處理

機(jī)械性能：On≥725M Pa,Oo?≥31CM Pa,δ≥35%。

2.2 GH3536合金的焊接性分析

焊接固溶強(qiáng)化型鎳基高溫合金的主要問(wèn)題是焊縫熱裂紋和過(guò)熱區(qū)晶粒漲大現(xiàn)象，接頭等強(qiáng)性也是應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。只有深入了解GH3536合金的焊接性后才能為研制GH3536合金焊管提供焊接工藝參數(shù)，以滿足14*發(fā)動(dòng)機(jī)焊接構(gòu)件的要求。

2.2.1?焊接方法及設(shè)備

(1)焊接方法

焊接采用自動(dòng)鎢極氬弧焊。鎢極氬弧焊又稱“TIG”焊，它以燃燒于非熔化電極與焊件間的電弧作為熱源，電極和電弧及熔化金屬都用一層氬氣保持。由于氬氣導(dǎo)熱系數(shù)很小，而且是單原子氣體，高溫時(shí)不分解吸熱，電弧熱量損失較小。正因?yàn)楦鞣N保護(hù)氣體中氬弧的穩(wěn)定性最好，在研究中一律采用鎢極氬弧焊(不填充焊絲)這一焊接方法。

(2)焊接設(shè)備

焊接電源：?POW CON 300ST?電弧電壓恒控器：AVC—4?焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)：ST200B?網(wǎng)路穩(wěn)壓系統(tǒng)：CWYS—50KVA—B型?三相交流參數(shù)穩(wěn)壓器

2.2.2 GH3536合金焊接性試驗(yàn)

(1)熱塑性試驗(yàn)

熱塑性試驗(yàn)是利用格利布爾(Gleeble)焊接熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行模擬焊接熱循環(huán)，測(cè)量GH3536合金的熱塑性曲線和熱塑性恢復(fù)率。

GH3536合金熱塑性曲線如圖1,熱塑性恢復(fù)率如表2。

格利布爾焊接熱模擬試驗(yàn)結(jié)果：

“NDT加熱”為1265℃,“NDT冷卻”點(diǎn)為1255℃,零塑性溫度區(qū)間為10℃。

(2)模擬接頭試驗(yàn)

模擬接頭試驗(yàn)焊接工藝條件：

一組(兩塊)試樣經(jīng)徹底清洗后固定在夾具上，采用自動(dòng)鎢極氬弧焊(不填充焊絲),試樣正面和背面均采用氬氣保護(hù)。

GH3536模擬接頭(壁厚為20mm)焊接工藝參數(shù)正交試驗(yàn)如表3。

模擬接頭試驗(yàn)結(jié)果：所有試樣均無(wú)裂紋產(chǎn)生(其中包括高而寬的焊縫、未焊透的焊縫)。

(3)焊接金相檢驗(yàn)

GH3536合金母材、焊縫與標(biāo)準(zhǔn)主要化學(xué)成分比較如表4。

焊縫的主要化學(xué)成分與母材基本一致，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍。焊縫組織為柱狀晶，熱影響區(qū)有晶粒漲大現(xiàn)象。

(4)焊接接頭拉伸、持久試驗(yàn)

接頭拉伸性能如表5。

接頭持久性能如表6。

焊接接頭拉伸試驗(yàn)結(jié)果：

試樣室溫拉伸焊縫斷裂，高溫拉伸母材斷裂，持久試樣斷裂在焊縫外。

3?焊管成型工藝

3.1?工藝流程

工藝流程如下：

高溫合金板條→刨邊開坡口→對(duì)焊接頭→清洗→引鋼→調(diào)整成形→氬弧焊接→冷卻→定徑→矯直→切管→檢驗(yàn)→稱重→冷拔、冷軋→檢驗(yàn)→稱重→包裝→入庫(kù)

3.2?成型特點(diǎn)

與普通焊管成型有以下不同：

高溫合金板條刨邊處理。

采用龍門刨床精加工板條兩側(cè)邊，并將兩側(cè)邊刨出一定斜度，斜度角按不同厚度規(guī)格取6~25°,保證管坯成型后兩邊貼合。

采用雙半徑孔型成型，孔型半徑調(diào)整。

鑒于GH3536合金變形抗力大，成型后反彈量相對(duì)也較大，為了保證其正確成型，為焊接提供良好的條件，成型采用變形均勻，成型過(guò)程穩(wěn)定的邊緣與圓周綜合彎曲孔型系統(tǒng)。同時(shí)第一道邊緣變形采用彎曲半徑小于焊接半徑的設(shè)計(jì)，減少量△R= 02～Q3mm,以保證彈性恢復(fù)后管坯邊緣半徑正確。在孔型設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮到減少管坯邊緣不規(guī)則變形，表面劃傷、壓痕等缺陷的產(chǎn)生，采取相應(yīng)的修正措施。

焊接輥采用三組排列。

焊接機(jī)架采用三組串列式焊接輥，中心距分別可調(diào)，保證管坯邊緣正確貼合，使焊接全過(guò)程管坯在穩(wěn)定夾持中進(jìn)行。

4焊接工藝

采用自動(dòng)鎢極氬弧焊(不填充焊絲)。為適應(yīng)GH3536合金焊接特點(diǎn)，應(yīng)采用盡可能小的線能量，以避免近縫區(qū)晶粒粗化，降低焊縫熱裂紋傾向。但由于高溫合金溶深淺，而且金屬的流動(dòng)性、潤(rùn)濕性較差，應(yīng)保證焊縫熔合成形，施予足夠的能量。因此，需正確調(diào)整焊接電流、電弧電壓及焊接速度等工藝參數(shù)，并嚴(yán)格控制其波動(dòng)范圍。

要求焊縫外表面圓滑，無(wú)咬邊、凹陷、氧化等缺陷。內(nèi)焊縫熔透，寬度15~20mm,高度Q 5mm以下，無(wú)氧化。

由此制定的焊接工藝參數(shù)如表7。

5結(jié) 論

(1)?GH3536具有良好的焊接性及冷加工性能，給焊管生產(chǎn)提供良好的先決條件。

(2)通過(guò)對(duì)焊接產(chǎn)品的檢測(cè)，焊管成型良好，幾何尺寸及表面質(zhì)量都符合要求，說(shuō)明焊管成型工藝是正確的。

(3)?對(duì)焊管焊縫取橫向試樣制取金相組織照片，可看到焊接核心及結(jié)合區(qū)的組織正常，不存在疏松、大塊析出及夾雜物，焊縫與基體結(jié)合較好。

(4)?對(duì)焊管進(jìn)行冷拔(軋)加工，不僅規(guī)格多樣化，而且焊管的使用性能進(jìn)一步得到改善。使用①28×29mm焊管生產(chǎn)了壁厚為1mm的系列成品管。

(5)產(chǎn)品復(fù)驗(yàn)認(rèn)為，GH3536冷拔焊管的力學(xué)性能與無(wú)縫管一致，其超聲波檢驗(yàn)合格率也與無(wú)縫管一致，內(nèi)外表面質(zhì)量比無(wú)縫管好，爆破試驗(yàn)其破壞在母材處而不在焊縫處。通過(guò)控制最小變形量，經(jīng)過(guò)多次冷加工及熱處理焊縫組織得到很大的改善，樹枝晶破碎，形成較均勻的等軸晶，達(dá)到了基體水平。