[發明專利]一種整體葉盤線性摩擦焊修復方法

有效

• 申請號: 201611191899.5
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108372386B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 金俊龍;張田倉;郭德倫;陶軍
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B23P6/00
• 分類號: B23P6/00;B23K20/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種整體葉盤線性摩擦焊修復方法。其采用貼合葉片型面的夾持塊夾持在剩余葉根的周圍,在夾持塊上對應于線性摩擦焊焊接完成的停止位置處預留空腔,引導高溫塑性金屬在空腔處聚集，使可能出現的焊接缺陷均在葉型區外側，保證修復后葉片內部質量,并結合采用高頻率低振幅的焊接方法，保證修復后葉片內部質量可靠，減少因為塑性金屬流動復雜變化引起的缺陷，提高了焊接工藝穩定性。

技術領域

本發明涉及一種整體葉盤線性摩擦焊修復方法，屬于焊接修復技術領域。

背景技術

整體葉盤結構是先進航空發動機中應用的新型結構，實現了葉片與盤體的一體式結構，可以大大提高發動機效率，降低燃油消耗和排放。整體葉盤在工作中易吸入氣流中的沙石或者遭受其他外來物的撞擊造成損傷，因為整體葉盤是一體式結構，這就使得損壞葉片不易更換。目前針對整體葉盤損傷的修復，主要有摩擦焊修復、熔焊（氬弧焊、電子束焊、微束等離子焊等）補片修復、增材修復（激光熔敷等）等技術手段。對于葉片受到大面積損傷，切除損傷后必須在葉片高應力區進行修復的情況，適于采用線性摩擦焊方法進行修復。

線性摩擦焊（Linear friction welding）為固相連接方法，焊接過程中，其中一個工件高頻往復振動，另一件在一定摩擦壓力作用下與振動工件接觸并發生相互摩擦并產生摩擦熱，界面溫度快速升高，界面近域兩側基體金屬軟化并發生塑性流動，在摩擦壓力作用下被擠出界面形成飛邊；當焊接區的溫度分布、變形達到一定程度后，振動工件快速停止振動，工件對齊并施加頂鍛壓力，界面兩側金屬通過相互擴散與再結晶連接在一起，進而完成整個焊接過程。

在切除葉片損傷部位之后，由于剩余葉根部位壁厚很薄，剛度不夠，如果直接焊接新的葉片，在摩擦壓力作用下，剩余葉根容易產生失穩變形，因此必須對剩余葉根采取剛性增強措施后才能進行線性摩擦焊修復。一般是機械加工出貼合葉片型面的夾持塊，將夾持塊與剩余葉根緊密裝配，從而約束葉根位置，避免焊接過程中的變形，將該裝配體與一塊新的補片焊接，在焊接后通過機械加工恢復原葉型。

在實際試驗工作中發現，采用這種方法加工的夾持塊進行試驗，焊后機械加工葉片型面有裂紋缺陷。由于葉片形狀不規則，塑性金屬擠出規律不明確，而修復質量與塑性金屬在焊接界面的流動密切相關，目前的夾持塊夾持方式不能有效控制塑性金屬流動方向，把焊接缺陷控制在葉片最終型面的加工余量內；金屬流動不理想的情況下，加工后葉片表面會產生裂紋。另外，目前的常用線性摩擦焊焊接工藝是根據零件制造過程開發，并不能滿足修復技術的特殊要求。

發明內容

針對上述葉片焊接修復后易產生裂紋缺陷等問題，本發明提出一種基于線性摩擦焊的整體葉盤損傷修復方法。

為了解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

一種整體葉盤線性摩擦焊修復方法，其采用貼合葉片型面的夾持塊夾持在剩余葉根的周圍,其特征在于:在夾持塊上對應于線性摩擦焊焊接完成的停止位置處預留空腔,引導高溫塑性金屬在空腔處聚集，使可能出現的焊接缺陷均在葉型區外側，保證修復后葉片內部質量, 并結合采用高頻率低振幅的焊接方法。

在一個優選的技術方案中，所述空腔的結構為V型槽或U型槽，深度范圍在0.5-2mm之間，具體取值應當參考焊接參數中的振幅大小，空腔的寬度范圍在1-3mm之間，具體取值應當參考焊接件在特定設備上的工藝優化后最終的縮短量誤差值。

在一個優選的技術方案中，所述夾持塊對整個葉型進行夾持增強，或只對葉尖兩端進行夾持增強。

在一個優選的技術方案中，所述只對葉尖兩端進行夾持增強時，夾持塊為直接機加工而成V字形結構，或是先加工成分體結構再通過焊接而成的V字形結構。

在一個優選的技術方案中，所述預留空腔通過以下步驟加工完成：

步驟一、切除葉片損傷部分，保留一定高度的葉根；