【技术实现步骤摘要】
单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装
本专利技术属于航空发动机维修
，涉及发动机热端零部件的修复，具体涉及单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装，特别涉及一种单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖的激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)修复方法及修复用工装。
技术介绍
单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片工作环境高温高压，其叶尖部分极易受损，需要进行大量的叶尖修复工作。传统的修复方法是采用激光焊等焊接工艺在叶片顶部堆焊，然后进行机加工、打磨去除多余材料，完成修复。这种方法存在焊接变形大、热输入大影响叶片组织性能、表面粗糙度差、尺寸精度差、机加难度大、效率低、成本高等诸多问题。因此迫切需要一种新的叶片叶尖修复方法，解决这些问题。激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)是新型增材制造工艺，具有热输入小、晶粒细小力学性能好、变形小、表面粗糙度好、尺寸精度高、近净成形无需机加、成形快速高效等优点，将激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)应用于叶片叶尖修复将解决传统修复方法的各种问题。然而...
【技术保护点】
1.单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述修复方法利用激光选区熔化或电子束选区熔化来对单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖进行修复；通过激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备在叶片的叶尖表面进行逐层铺粉并利用激光或电子束扫描成形。/n
【技术特征摘要】
1.单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述修复方法利用激光选区熔化或电子束选区熔化来对单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖进行修复；通过激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备在叶片的叶尖表面进行逐层铺粉并利用激光或电子束扫描成形。
2.根据权利要求1所述的单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述修复方法包含以下步骤：
步骤一、工装设计与叶片装夹：所述工装安装于激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备安装基板上，装夹并辅助定位叶片，对叶片位置进行校准；并辅助激光选区熔化或电子束选区熔化对叶片叶尖修复；
步骤二、表面磨平：将叶片固定在工装上，将叶片与工装顶部磨削齐平；
步骤三、三维扫描：将保持装夹状态的叶片与工装整体进行三维扫描，获得完整的点云数据，并测量确定叶片、工装间的相对位置；
步骤四、逆向建模：利用点云数据进行几何重构，进行逆向建模，获得叶片连同工装的三维数字模型，在叶片顶部待修复的叶尖处，建立待修复部分的三维模型；
步骤五、打印空间定位：完成叶片及工装的三维数字模型在激光选区熔化或电子束选区熔化工艺的模型处理软件中的打印空间定位，将叶片叶尖待修复部分的三维模型设定为打印零件；
步骤六、修复材料选择及工艺参数设定：
材料：激光选区熔化使用粒度范围10-75um的单晶及定向凝固材料粉末；电子束选区熔化使用粒度范围40-150um的单晶及定向凝固材料粉末；
工艺参数：激光选区熔化铺粉层厚20-90um，电子束选区熔化铺粉层厚60-200um，在叶尖修复打印的主体部分采用的参数：激光功率100-250W，激光扫描速度600-1500mm/s，扫描线间距0.08-0.14mm；在叶尖电子束选区熔化修复打印的主体部分采用的参数：电子束预热温度900-1050℃，电子束束流8-40mA，聚焦电流10-200mA，扫描速度5-50m/s，填充间距0.2-1.5mm；
步骤七、位置校准：测量位置校准图形实际位置与软件打印空间中的位置偏差，将偏差补偿回软件打印空间中，调整叶片叶尖修复部分三维模型的位置；
步骤八、打印修复成形：将数据导入激光选区熔化或电子束选区熔化设备，将叶片连同工装安装好，操作设备完成调平、铺粉、打印，将叶片叶尖待修复部分打印在叶片顶部，对叶片叶尖进行修复；
步骤九、后处理：对修复区域进行铣削、磨削、打磨、抛光或喷砂，使其表面质量达到叶片修复要求。
3.根据权利要求2所述的单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述修复方法还包括对叶片叶尖修复部分进行检测的步骤：使用工业CT、X射线照相、渗透检测、成形过程监控、超声检测等无损检测方法检测叶片叶尖修复部分是否存在缺陷。
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张学军，秦仁耀，孙兵兵，赵海生，张强，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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