[發(fā)明專利]鈦合金薄壁葉片損傷件的激光熔覆多方位修復方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110363935.6
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113088962B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 聶祥樊;魏晨;李陽;何衛(wèi)鋒;陳翠玲;趙飛樊;湯毓源
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23P6/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 胡博文

本申請?zhí)峁┮环N鈦合金薄壁葉片損傷件的激光熔覆多方位修復方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：S1：采用線切割在待修復薄壁葉片的損傷區(qū)域開一個槽；S2：確定激光熔覆的工藝參數；S3：利用同軸送粉激光熔覆對槽按槽口從左到右的方向熔覆若干列，所述列均采用從槽底向槽口的螺旋上升的方式熔覆，所述各列的深度均高于列所在位置對應的槽口至槽底的深度；S4：對槽的兩側面依次進行單層S型搭接第二次激光熔覆；S5：對鈦合金葉片熔覆修復部位進行多軸數控銑削加工和打磨拋光，完成鈦合金薄壁葉片的損傷修復。整個修復過程簡單易操作、實用性強，適用范圍廣，具有防止薄壁葉片修復邊緣塌陷不平整、避免激光燒蝕、減小熱變形等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及激光熔覆技術領域，尤其涉及一種鈦合金薄壁葉片損傷件的激光熔覆多方位修復方法。

背景技術

鈦合金具有比強度高、高低溫性能好、耐腐蝕等優(yōu)點，被廣泛應用于航空發(fā)動機風扇、壓氣機、機匣等部件。由于風扇/壓氣機葉片位于發(fā)動機進氣前端且葉型較薄，服役過程中容易在沙塵、砂礫、冰雹、飛鳥等外物撞擊下形成磨損、凹坑、撕裂、缺口、掉塊等損傷，降低發(fā)動機的整體性能和安全可靠性，因此，需要保障維護過程中需要及時對損傷葉片進行修復，恢復葉片葉型和性能。激光熔覆技術具有修復精度高、對基體的熱輸入和熱影響小、沉積材料組織性能優(yōu)良、自動化程度高等優(yōu)點，已成為航空發(fā)動機葉片損傷修復的關鍵手段之一。

風扇/壓氣機鈦合金薄壁葉片由于厚度小，在激光熔覆過程中易發(fā)生變形和過燒，且由于薄壁缺口件修復區(qū)域的面積小，其承載能力小，進行熔覆噴粉時，鈦合金粉末不易累積在修復區(qū)，易造成結合界面邊緣塌陷及結合力弱等問題，嚴重影響鈦合金薄壁修復件的力學性能。現有鈦合金薄壁件的修復大都采用微小型激光器，但其適用范圍小，工作效率低，且仍存在界面結合力弱等問題。

因此，針對上述問題，需改變現有的激光熔覆工藝方法，使之滿足鈦合金薄壁葉片修復后葉型和性能的相關技術要求。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種鈦合金薄壁葉片損傷件的激光熔覆多方位修復方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

S1：采用線切割在待修復薄壁葉片的損傷區(qū)域開一個槽，所述槽的槽底為弧形，并機械打磨所述槽；

其中，所述槽完全覆蓋待修復薄壁葉片的損傷區(qū)域；

S2：確定激光熔覆的工藝參數，所述工藝參數包括激光光斑直徑、激光功率、掃描速度、送粉量和單層熔覆深度；

S3：根據步驟S2確定的激光熔覆參數對同軸送粉激光熔覆設備的參數進行設定，并利用同軸送粉激光熔覆對槽按槽口寬度方向熔覆若干列，所述列均采用從槽底向槽口的螺旋上升的方式熔覆，所述各列的深度均高于列所在位置對應的槽口至槽底的深度；

S4：對槽的兩側面依次進行單層S型搭接第二次激光熔覆，且槽的兩側面的熔覆厚度超過熔覆區(qū)域所在位置對應的原葉片的厚度，其中，所述第二次激光熔覆的熔覆區(qū)域全覆蓋槽的側面；

S5：通過逆向工程獲得葉片損傷區(qū)域的幾何特征，隨后，對鈦合金葉片熔覆修復部位進行多軸數控銑削加工和打磨拋光，完成鈦合金薄壁葉片的損傷修復。

進一步，所述槽的槽口寬度至少為損傷區(qū)域的寬度的3倍，所述槽的槽口至槽底的最大深度至少為損傷區(qū)域的深度的1.5倍。

進一步，所述激光光斑直徑小于所述待修復薄壁葉片的厚度、所述激光功率為700-1000W、掃描速度為7-10mm/s、送粉量400-500g/min和單層熔覆深度0.6-0.8mm。

進一步，步驟S3中單列熔覆完成后冷卻預設時間后進行下一列熔覆，所述預設時間為熔覆粉末冷凝成型所需的最短時間。

進一步，步驟S4中第二次激光熔覆的掃描路徑垂直于槽口到槽底的深度方向上的掃描路徑，且為S型。