[發明專利]金屬零件表面損傷電火花沉積-超聲滾壓復合修復方法

在審

• 申請號: 202110236813.0
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113001098A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 常青;王文宇;任智強;趙陽;張勇;朱勝;王曉明;韓國峰;李華瑩;彭戰武
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: B23P6/00
• 分類號: B23P6/00;B23P15/00;B23H5/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明提供一種金屬零件表面損傷電火花沉積?超聲滾壓復合修復方法，包括如下步驟：S1、光整及凈化處理；S2、電火花沉積修復；S3、修復層光整處理；S4.超聲表面滾壓處理，完成金屬零件的修復。本發明在電火花沉積修復的基礎上利用超聲表面滾壓處理工藝，通過超聲滾壓工具對修復層的往復滾壓和循環沖擊作用，使修復層產生塑性變形，從而提高修復層的致密度、降低修復層表面的粗糙度、釋放修復層的殘余拉應力并預置殘余壓應力，強化修復層性能。

技術領域

本發明涉及金屬零件表面增材修復技術領域，具體而言是一種金屬零件表面損傷電火花沉積-超聲滾壓復合修復方法。

背景技術

金屬零件在服役過程中受腐蝕、磨損和刮擦等作用的影響，其表面發生失效，而內部材料往往還未被破壞，若將整個零件做報廢處理，將造成極大的資源浪費。金屬零件的增材修復得到越來越廣泛的關注，常用的金屬零件增材修復方法有：電火花沉積、激光熔覆、噴涂、堆焊和涂鍍。

電火花沉積技術因其便攜易操作、修復層與母材結合力好，以及熱輸入小的特點，廣泛應用于機械工業、海洋工程、模具工業、石油礦產開采等領域中。電火花沉積技術利用脈沖性放電產生的熱量將電極棒與母材熔化，使電極棒材料熔覆到母材表面，起到零件修復的作用。由于脈沖沉積過程中脈沖放電位置不可控，且沉積點材料分布不均勻，導致沉積修復層表面粗糙，修復層內部形成孔洞缺陷。電火花沉積修復為熱加工過程，材料快速熔化凝固，且修復層多次循環受熱影響作用，修復層呈殘余拉應力狀態，易導致使役過程中裂紋的萌生與擴展。因此，傳統的電火花沉積修復效果較差，往往不能用于關鍵和重要零件的修復。

發明內容

本發明針對電火花沉積修復層致密度低、殘余拉應力狀態、表面粗糙的特點，提出一種電火花沉積與超聲滾壓復合增減材修復方法。超聲滾壓處理在傳統的滾壓處理的基礎上，使用超聲系統使滾壓球或滾壓柱做高頻的振動，從而在滾壓的同時對材料施加超聲沖擊的作用。研究發現，超聲滾壓處理能夠起到很好的降低表面粗糙度、提高表面硬度和預置殘余壓應力的作用。通過電火花沉積技術與超聲滾壓處理相結合的方法可以實現很好的零件修復效果，修復后零件可恢復甚至超過原來的性能。本發明利用超聲表面滾壓處理工藝，通過超聲滾壓工具對修復層的往復滾壓和循環沖擊作用，使修復層產生塑性變形，從而提高修復層的致密度、降低修復層表面的粗糙度、釋放修復層的殘余拉應力并預置殘余壓應力，強化修復層性能。

本發明采用的技術手段如下：

一種金屬零件表面損傷電火花沉積-超聲滾壓復合修復方法，包括如下步驟：

S1、光整及凈化處理：

對金屬零件表面損傷部位進行光整和凈化處理，去除損傷部位材料，對表面進行清理凈化，并使損傷部位形狀規則，表面光滑，且使所述損傷部位呈平面或弧面。所述清理凈化包括凈化損傷表面氧化和銹蝕產物以及表面附著的油污和灰塵。光整及凈化處理后的所述損傷部位表面粗糙度小于或等于Ra6.3。光整可為機械加工或人工打磨的方式。

S2、電火花沉積修復：

采用電火花沉積技術對損傷部位進行增材修復，得到修復層，并根據實際工況留出加工余量；所述加工余量大于下文中的修復層光整處理中的去除量。所述電火花沉積技術包括用于針對小體積損傷部位的電火花沉積堆焊修復方法和用于針對大體積損傷部位的冷焊修復方法；所述電火花沉積堆焊修復方法和所述冷焊修復方法均為利用脈沖放電產生的高溫使電極與母材熔化，將電極材料涂覆在損傷部位，所述電火花沉積堆焊修復方法為高頻較小功率放電，所述冷焊修復方法為較低頻率大功率放電；

S3、修復層光整處理：

對修復層表面進行打磨，去除修復層粗糙表面，使光整處理后的金屬零件恢復原零件的形狀和尺寸要求；光整可為機械加工或人工打磨的方式。

S4.超聲表面滾壓處理：