一种飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法技术

本发明专利技术涉及了一种飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法，所述修复材料为与基体强度相当、成分相近的高强钢粉末，采用激光熔覆技术修复滚筒槽尖磨损部位，滚筒材料为表面镀铬层的30CrMnSiA钢，修复流程为：打磨清理待修复区域，磨损区域尺寸测量，装夹固定零件，修复路径规划，激光熔覆，修复区热处理，逆向耦合机加修复区，终检(尺寸检验、荧光检验、外观检测)，镀铬。本发明专利技术对滚筒修复的优化设计、合金粉末的匹配选择和修复路径的合理规划，实现了多层熔覆层与滚筒基体在结构和性能上的有效配合。同时，通过对修复后熔覆层的特殊机加方式，形成了尺寸满足需求、成形良好的滚筒槽尖。滚筒槽尖。滚筒槽尖。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法


[0001]本专利技术属于激光熔覆修复
，涉及一种飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法。

技术介绍

[0002]滚筒的材质为30CrMnSiA结构钢，其在飞机制造业中使用最广泛的一种调质钢，在淬火高温回火状态下具有较高的强度和足够的韧性。但在恶劣的服役环境中，槽尖与钢索接触式摩擦，表面Cr层和基体极容易损伤、腐蚀，导致提前失效。而激光熔覆技术与传统的表面修复技术相比，具有精度高、结合强度高等优点，可实现一些局部区域的修复，与滚筒槽尖磨损区域的修复要求契合度高。但常规的滚筒槽尖修复方法因为修复前的路径规划、修复后的二次加工极易出现尺寸偏差，同时也容易出现熔覆层与基体结合强度不足导致满足不了滚筒使用要求。因此，市场亟需一种既能有效修复滚筒槽尖，又能满足尺寸和使用要求的修复工艺。

技术实现思路

[0003]为了解决所述的技术缺陷，本专利技术提供了一种飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法，对待修复槽尖磨损表面进行预处理，通过光学三维扫描确认槽尖磨损尺寸与需恢复的最终尺寸，选择强度相当的高强钢粉末在磨损区域按算法轨迹激光熔覆修复改性形成具有加工余量的熔覆层，并通过逆向耦合机加修复区，形成满足尺寸要求和使用要求的滚筒槽尖。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案在于，提供一种飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法，包括以下步骤：
[0005]S1，选择强度相当的高强钢粉末进行单道、多道多层激光熔覆实验，通过金相组织、拉伸性能、冲击性能评估结果，获得最终的修复工艺；
[0006]S2，滚筒槽尖待修复区域拍照记录，并进行修复区域的随形机械清理，去除表面氧化层及磨损处凹凸不平的位置，使之修复表面平滑且呈现光泽金属；
[0007]S3，通过光学三维扫描确认槽尖磨损尺寸与需恢复的最终尺寸，并采用游标卡尺对磨损区域进行测量；
[0008]S4，精确装夹滚筒零件，卡盘旋转时跳动控制在0.1mm以内，并计算修复区域的面积和厚度，设计扫描路径算法；
[0009]S5，采用激光熔覆方法修复磨损位置的尺寸，修复起始点位置左右端交替，控制工件温度以防止氧化，并留有0.3～0.5mm的加工余量；
[0010]S6，对修复区域进行局部去应力退火，升至190
±
10℃，保温2h，空冷；
[0011]S7，根据滚筒槽尖的形状、尺寸和表面粗糙度进行逆向耦合机械加工，可适当留0.1
‑
0.2mm余量，手工打磨并使用油石对手工打磨后的表面进行磨抛，提高修复区光滑度；
[0012]S8，机加磨抛后尺寸检验、荧光检验、外观检测，检测合格后镀铬层以完成修复。
[0013]进一步的，所述步骤S1中所述高强钢粉末为30CrMnSiA粉末，粉末使用前需置于100℃下真空烘干60min。
[0014]进一步的，所述步骤S1中修复改性形成熔覆层的工艺参数为激光功率700
‑
1100W，扫描速度6
‑
12mm/s，送粉量5g/min
‑
10g/min，光斑2mm
‑
4mm，送粉氦气流量为5L/min，保护氩气流量20L/min，熔覆层宽度为1.5～3.5mm，熔覆层厚度为0.2～0.8mm。
[0015]进一步的，所述步骤S1中为了获得熔覆层与母材的结合力，采用对接接头且熔覆填充的方式，拉伸试样取样、测试遵循GB/T228.1
‑
2010，冲击试样取样、测试遵循GB/T229.1
‑
2007，分别进行沉积态和退火态的试件的性能测试。
[0016]进一步的，所述步骤S4中滚筒装夹于两轴变位机，需保证滚筒表面的跳动在
±
0.1mm，同时扫描轨迹需要精准到0.1mm，采用轴向移动与转动结合的方式，实现轨迹的精确控制。
[0017]进一步的，所述步骤S4中根据滚筒直径裁剪2块0.5mm厚的防护板，用铁丝紧固于待修复区域两侧，中间留出一定距离露出待修复区。
[0018]进一步的，所述步骤S4中扫描路径算法为：局部修复区域速度：V
Q
＝J*K/(T*N*1000)，其中K为常数360，T＝3.14*D/V,D为滚筒直径，V为最优工艺参数对应的扫描速度，J为滚筒槽尖螺旋线角度，N为修复起始点圆心与结束点圆心的夹角。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所具备的优点和有益效果：
[0020]1.本专利技术选择与滚筒材料强度相当的高强钢粉末，采用激光熔覆修复滚筒槽尖，能更好的控制槽尖的变形和熔覆层的质量，最终形成的修复后槽尖硬度高于基材，耐磨性和拉伸性能均有显著的提高。
[0021]2.本专利技术采用激光熔覆轨迹算法和逆向耦合机加方法能保证滚筒槽尖尺寸要求和熔覆层与基体的结合性能，工艺稳定，重复性好，可进行广泛推广。
[0022]3.本专利技术得到的修复工艺熔覆层与基材结合致密、微观缺陷少、结合性能高，在提高滚筒槽尖硬度、耐磨性、结合强度等方面具有广泛的应用前景。
附图说明
[0023]图1是实例中所述力学性能坡口设计加工试板示意图。
[0024]图2是实例中所述滚筒示意图。
[0025]图3是实例中所述逆向耦合机加原理示意图。
[0026]图4是实例中所述对接坡口填充区域截面组织金相图。
[0027]图中：1.工件几何体、2.毛坯几何体。
具体实施方式
[0028]以下结合附图，对本专利技术的较佳实施例作更详细的说明，具体的工艺步骤为：
[0029]S1，选择与滚筒基材强度相当的高强钢粉末30CrMnSiA粉末，粒度15～53μm。粉末使用前需置于100℃下真空烘干60min。
[0030]S2，进行30CrMnSiA粉末的单道激光熔覆试验，选取3组表面平整、成形良好的单道参数用于多道多层激光增材制造，通过对熔覆层显微组织优选最优参数。同时为了获得熔覆层与母材的结合力，采用对接接头且熔覆填充的方式(如图1)。拉伸试样取样和测试遵循
GB/T228.1
‑
2010，冲击试样取样、测试遵循GB/T229.1
‑
2007，进行退火态的试件的性能测试。
[0031]S3，确定失效的滚筒槽尖表面的待修复区域，并标记加以区分(滚筒示意图如图2)；已标记的待修复区域拍照记录，再用打磨工具清理需要修复位置，去除表面氧化层及磨损处凹凸不平的位置，使之表面平滑且呈现光泽金属；通过光学三维扫描确认不同区域槽尖磨损尺寸与需恢复的最终尺寸。
[0032]S4，将滚筒装夹于两轴变位机上，同时需保证滚筒开始转动时表面的跳动在
±
0.1mm；根据滚筒直径裁剪2块0.5mm厚的防护板，用铁丝紧固于待修复区域两侧，中间留出一定距离露出待修复区。
[0033]S5，根据三维扫描确定的待修复区域尺寸，计算熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法，其特征在于，包括以步骤：S1，选择强度相当的高强钢粉末进行单道、多道多层激光熔覆实验，通过金相组织、拉伸性能、冲击性能评估结果，获得最终的修复工艺；S2，滚筒槽尖待修复区域拍照记录，并进行修复区域的随形机械清理，去除表面氧化层及磨损处凹凸不平的位置，使之修复表面平滑且呈现光泽金属；S3，通过光学三维扫描确认槽尖磨损尺寸与需恢复的最终尺寸，并采用游标卡尺对磨损区域进行测量；S4，精确装夹滚筒零件，卡盘旋转时跳动控制在0.1mm以内，并计算修复区域的面积和厚度，设计扫描路径算法；S5，采用激光熔覆方法修复磨损位置的尺寸，修复起始点位置左右端交替，控制工件温度以防止氧化，并留有0.3～0.5mm的加工余量；S6，对修复区域进行局部去应力退火，升至190
±
10℃，保温2h，空冷；S7，根据滚筒槽尖的形状、尺寸和表面粗糙度进行逆向耦合机械加工，可适当留0.1
‑
0.2mm余量，手工打磨并使用油石对手工打磨后的表面进行磨抛，提高修复区光滑度；S8，机加磨抛后尺寸检验、荧光检验、外观检测，检测合格后镀铬层以完成修复。2.根据权利要求1所述飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法，其特征在于，所述步骤S1中所述高强钢粉末为30CrMnSiA粉末，粉末使用前需置于100℃下真空烘干60min。3.根据权利要求1所述飞机用滚筒槽尖磨损的激光直接沉积修复工艺方法，其特征在于，所述步骤S1中修复改性形成熔覆层的工艺参数为激光功率700
‑
1100W，扫描速度6
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【专利技术属性】
技术研发人员：庞义斌，张峰，丁磊，叶紫阳，孙兵兵，张强，
申请(专利权)人：航发优材镇江增材制造有限公司，
类型：发明
国别省市：