[發明專利]一種針對飛機垂直銷、螺栓零件表面的激光熔覆修復方法

在審

• 申請號: 201510695718.1
• 申請日: 2015-10-23
• 公開（公告）號: CN105349992A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 張學軍;秦仁耀;孫兵兵;郭紹慶;唐思熠
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明是一種針對飛機垂直銷、螺栓零件表面的激光熔覆修復方法，屬于激光熔覆技術領域，該方法是采用激光熔融沉積方法對飛機垂直銷、螺栓在長期服役后出現的機械或腐蝕磨損故障進行修復。

背景技術

飛機垂直銷、螺栓是分別采用18Cr2Ni4WA和40CrNiMoA調質高強度鋼通過精密鍛造制備的。飛機經歷兩個或多個翻修周期后，由于長期的飛行使用，在垂直銷銷桿、螺栓螺桿的工作面(即表面)出現了不同程度的機械或腐蝕磨損，從而導致零件表面出現尺寸超差現象。工作面的磨損深度通常為0.1～1.0mm。由于對垂直銷銷桿、螺栓螺桿修復區域的強度、耐磨以及耐腐蝕性能有較高要求，故上述缺陷需采用熔化焊的方法進行修復。同時，在修復過程中需要解決的主要問題有：一是零件母材與填充材料應有良好的冶金相容性；二是熔化接頭區應具有良好的力學性能和組織均勻性，為了滿足飛機一個大修周期的要求，修復后工作面的耐磨(即表面硬度)和耐腐蝕性能應不低于母材；三是修復過程中應嚴格控制零件的變形量和熱影響區深度。顯然，常規的熔化焊修復方法(如手工電弧焊、氬弧焊等)的熱輸入量(≥0.5KJ/mm)相對較大，容易引起垂直銷、螺栓在修復過程中出現較大的變形，修復后的熱影響區深度也相對較大，經常不能滿足工廠或維修準則的要求。因此，需要根據飛機垂直銷、螺栓零件的修復要求，自行研究并確定新的修復方法和工藝。

發明內容

本發明正是針對上述現有技術中存在的問題而設計提供了一種針對飛機垂直銷、螺栓零件表面的激光熔覆修復方法，其目的是使修復后的零件無氣孔、未熔合、裂紋等缺陷，并具有良好的力學性能；此外，修復后的垂直銷銷桿、螺栓螺桿表面具有良好的抗機械磨損和抗腐蝕磨損性能。

為了實現上述技術問題的目的，本發明技術方案的具體內容是：

該種針對飛機垂直銷、螺栓零件表面的激光熔覆修復方法，所述垂直銷的材料為18Cr2Ni4WA，螺栓的材料為40CrNiMoA，垂直銷由銷螺紋(1)、銷桿(2)和底座(3)組成，螺栓由螺紋(4)、螺桿(5)和螺帽(6)，所述飛機垂直銷、螺栓零件表面缺陷是指在銷桿(2)和螺桿(5)外表面上的淺表層機械或腐蝕磨損,，深度不超過1..0mm，該激光熔覆修復方法是采用激光三維熔覆成形工藝及設備來完成的，其特征在于：該激光熔覆修復方法的步驟包括：

1)對待修復的飛機垂直銷、螺栓零件的銷桿(2)或螺桿(5)表面進行磨削并去除氧化層，磨削深度為1.0～1.5mm；

2)采用激光三維熔覆成形修復的工藝參數為：激光功率為400～1500W、激光掃描速度為500～1500mm/min、送粉方式為同軸的高純度氬氣送粉、送粉速度為4～10g/min、道次間的搭接率為30～60％、內保護氬氣流量為5～30L/min、外保護氬氣流量為10～40L/min；

3)填充材料是顆粒尺寸為Φ35～Φ250μm的球形超高強度鋼金屬粉末，該超高強度鋼的化學成分及質量百分比是：C：≤0.25％、Si：≤0.15％、Mn：≤0.15％、S：≤0.015％、P：≤0.015％、S+P：≤0.025％、Cr：≤4.0％、Ni：6.0～8.5％、Co：8.0～12.5％、余量為Fe，且O、N、H雜質元素總量≤0.5％；

4)修復完成后，采用150～400℃的溫度對修復后的垂直銷、螺栓零件進行1～2小時的等溫熱處理以去除熔覆金屬中的殘余應力和氫原子。

本發明技術方案的優點是：

本發明是采用激光熔覆方法對飛機垂直銷銷桿、螺栓螺桿表面的機械、腐蝕磨損進行修復，恢復零件的尺寸，降低飛機的使用和維修成本。本發明的激光熔覆方法和工藝可用于材料為18Cr2Ni4WA和40CrNiMoA圓軸類航空零件的熔焊修復，通用性強。相比于手弧焊、氬弧焊等常規熔化焊修復方法，采用激光熔覆方法修復飛機垂直銷、螺栓零件的表面缺陷，熱輸入量與零件變形量均非常小，修復效率高，機械加工工作量少，非常適合圓軸類零件淺表層缺陷的熔焊修復。