一种高温合金机匣损伤的复合修复方法技术

本发明专利技术公开一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，包括步骤一，用着色剂进行无损检测，确定穿透性损伤附近的裂纹分布区域，划定需要去除的区域；步骤二，使用机加工手段，将此区域去除，对去除区附近表面进行清除氧化膜、除锈、除油、清洗处理；步骤三，加工填补材料，开坡口30

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金机匣损伤的复合修复方法


[0001]本专利技术涉及金属材料焊接
，特别涉及一种高温合金机匣损伤的复合修复方法。

技术介绍

[0002]发动机机匣是包围在核心机外的保护机构，用于保护核心机，同时给装在外面的发动机部件和管路等提供支撑,是一种大型薄壁零部件，其工作环境恶劣，主要受磨损、冲击、高温燃气和冷热交变应力等作用，易产生裂纹、磨损等损伤；由于发动机机匣体积巨大而又为薄壁件，其制造难度和成本都极高；为延长其使用寿命，减少更换新件需求，降低成本，提高维修效率，需要采用新式修复技术，以实现损伤机匣的高质高效修复。
[0003]传统机匣修复时，通常采用氩弧焊、激光焊等熔焊方法进行修补，这会使得焊接接头附近热影响区的母材塑性和韧度明显下降，导致机匣的力学性能、耐蚀性能和疲劳性能达不到原来的水平。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，提出了一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，具体技术方案如下：
[0005]一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，所述复合修复步骤具体包括:
[0006]步骤一，用着色剂进行无损检测，确定穿透性损伤附近的裂纹分布区域，划定需要去除的区域；
[0007]步骤二，使用机加工手段，将此区域去除，对去除区附近表面进行清除氧化膜、除锈、除油、清洗处理；
[0008]步骤三，加工填补材料，开坡口30
°‑
60
°
；
[0009]步骤四，使用真空夹具将机匣与填补材料固定，使用脉冲冷焊技术的方法进行焊接；
[0010]步骤五，对焊接后的表面进行机加工处理去余高、打磨校形，降低工件表面粗糙度，提高工件表面质量；使用激光冲击强化技术，改变工件表面应力状态，使其由残余拉应力全部转换为残余压应力，提高工件的使用寿命；
[0011]步骤六，对焊接或增材修复的工件进行表面粗糙度、周向圆跳动、残余应力检测，确定是否满足性能要求。
[0012]所述的一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，其优选方案为步骤四中所述的脉冲冷焊参数为：焊接电压10V
‑
110V，焊接电流1A
‑
250A，脉冲时间1ms
‑
200ms，工作频率1Hz
‑
500Hz，电极转速100r/m
‑
1000r/m，氩气流量1L/min
‑
10L/min。
[0013]所述的一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，其优选方案为步骤五中所述激光冲击强化参数为：激光波长1064nm，脉宽15ns，频率0.25Hz
‑
10Hz，光斑直径1
‑
5mm，搭接率10％
‑
95％，输出能量1J
‑
25J。
[0014]所述的一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，其优选方案为步骤四中所述真空夹具包括密封圈、真空吸嘴、滑块、紧定螺母、滑轨、气管接头、支路气管、分路器、气阀开关、干路气管和真空泵储气罐；
[0015]所述密封圈嵌在真空吸嘴上；
[0016]所述真空吸嘴与滑块、滑轨之间采用螺纹连接，通过更换不同长度的真空吸嘴以适应不同直径的机匣；
[0017]所述滑块在滑轨上滑动来调整位置，并通过紧定螺母固定；
[0018]所述气管接头一端连接真空吸嘴，另一端连接支路气管，支路气管分别连接在分路器上；
[0019]所述真空泵储气罐为夹具提供吸力，通过干路气管与分路器连接，其分路器和三个气阀开关分别控制三个真空吸嘴的开启和关闭；
[0020]使用时先将两侧的吸嘴吸附在机匣上，中间吸嘴调整的位置，锁紧紧定螺母，然后将填补材料吸附在中间吸嘴上，即完成夹持工作。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]脉冲冷焊技术虽也属于熔焊的一种，但其通过电容瞬间放电形成瞬时脉冲，使母材及焊材在脉冲的瞬间熔化并熔合在一起，形成冶金结合。整个过程中熔核在瞬间形成并凝固，并可精确控制电流及放电时间，从而减少热输入，使得基体温度能保持在很低水平，热影响区非常小，显著降低焊接过程对母材的影响，特别适合焊接薄壁件。
[0023]焊接接头金属熔化后再凝固、冷却收缩，使得残余拉应力的存在，不利于疲劳寿命的提高。激光冲击强化技术利用能量密度达GW/cm2量级、脉宽为ns量级的强激光束辐照靶材表面，诱导形成高压冲击波，使靶材发生超高应变率的塑性变形，实现冲击强化区域晶粒细化并形成残余压应力，增加微裂纹闭合力，阻滞裂纹扩展，从而延长疲劳寿命。
[0024]本专利技术提供的使用脉冲冷焊技术与激光冲击强化进行修复的方法相结合，完成飞机发动机机匣等大型薄壁零件的裂纹修复工作，将损伤形式为裂纹损伤的发动机机匣零部件采用脉冲冷焊技术进行修补，相较传统氩弧焊等熔焊方法所获得的焊接接头热影响区小，强度损失少；然后使用机加工方法对表面进行打磨抛光，降低工件表面粗糙度，提高工件表面质量；使用激光冲击强化技术，改变工件表面应力状态，使其由残余拉应力全部转换为残余压应力，提高工件的使用寿命；将脉冲冷焊技术与激光冲击强化技术结合，可完成大型薄壁零件的高质量高效率修复，减少了更换零部件的数量，提高了发动机的使用寿命，也大幅节约了成本。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例提供的脉冲冷焊技术与激光冲击强化修复方法的流程示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例提供的脉冲冷焊技术所使用的真空夹具结构示意图。
[0027]图中，1
‑
密封圈，2
‑
真空吸嘴，3
‑
滑块，4
‑
紧定螺母，5
‑
滑轨，6
‑
气管接头，7
‑
支路气管，8
‑
分路器，9
‑
气阀开关，10
‑
干路气管，11
‑
真空泵储气罐。
具体实施方式
[0028]如图1
‑
2所示下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术提供的一种高温合金薄壁机匣零件采用脉冲冷焊技术与激光冲击强化的方法进行修复的方法，该方法将脉冲冷焊技术与激光冲击强化技术相结合，基于脉冲冷焊设备和激光冲击强化设备，能够实现修复区域微观组织改性和力学性能改善的综合提升。
[0030]一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，所述真空夹具包括密封圈1、真空吸嘴2、滑块3、紧定螺母4、滑轨5、气管接头6、支路气管7、分路器8、气阀开关9、干路气管10和真空泵储气罐11；
[0031]所述密封圈1嵌在真空吸嘴2上；
[0032]所述真空吸嘴2与滑块3、滑轨5之间采用螺纹连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，其特征在于：所述复合修复步骤具体包括:步骤一，用着色剂进行无损检测，确定穿透性损伤附近的裂纹分布区域，划定需要去除的区域；步骤二，使用机加工手段，将此区域去除，对去除区附近表面进行清除氧化膜、除锈、除油、清洗处理；步骤三，加工填补材料，开坡口30
°‑
60
°
；步骤四，使用真空夹具将机匣与填补材料固定，使用脉冲冷焊技术的方法进行焊接；步骤五，对焊接后的表面进行机加工处理去余高、打磨校形，降低工件表面粗糙度，提高工件表面质量；使用激光冲击强化技术，改变工件表面应力状态，使其由残余拉应力全部转换为残余压应力，提高工件的使用寿命；步骤六，对焊接或增材修复的工件进行表面粗糙度、周向圆跳动、残余应力检测，确定是否满足性能要求。2.根据权利要求1所述的一种高温合金机匣损伤的复合修复方法，其特征在于：步骤四中所述的脉冲冷焊参数为：焊接电压10V
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110V，焊接电流1A
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250A，脉冲时间1ms
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200ms，工作频率1Hz
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500 Hz，电极转速100r/m
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1000r/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彦强，史佳鑫，梅寒，王优，赵伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：