航空发动机叶片焊缝内部缺陷的修复方法技术

为了高质量修复航空发动机叶片原焊缝内部未焊透、气孔和裂纹缺陷，本发明专利技术提出了一种航空发动机叶片焊缝内部缺陷的修复方法，首先，采用导向叶片制造时的低热输入钎焊修复工艺，同时在焊接中将超声探头插入到焊缝内部，实现超声探头对焊接修复区的直接作用，加速窄焊缝内气体排出。其次，在去除原钎焊缝未焊透和裂纹缺陷后，将所形成的加工槽设计为船底状槽而非直角长方形槽，这主要是因为在长方形底部由于直角效应不利于焊缝气体排出，容易出现气孔缺陷。船底状加工槽的底部圆角避免了直角集中效应，便于焊缝底部气体沿圆弧面排出。综合以上两种措施，本发明专利技术可实现对航空发动机导向叶片复杂缺陷的高质量修复。向叶片复杂缺陷的高质量修复。向叶片复杂缺陷的高质量修复。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机叶片焊缝内部缺陷的修复方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机维修
，具体涉及一种发动机导向叶片焊缝内部裂纹、未焊透及气孔缺陷的修复方法。

技术介绍

[0002]某型航空发动机导向叶片由空腔形模锻件和型材两部分组成，通过火焰钎焊实现两者连接。在发动机服役过程中，高速高压气体从模锻件空腔内流过，对钎焊缝冲刷造成钎料缺失，进而导致钎焊缝出现未焊透和气孔缺陷。此外，导向叶片对空气起到导流作用，受大气气流冲刷及振动应力影响，会出现裂纹缺陷，此类缺陷会严重影响发动机导向叶片的安全使用。在发动机维修过程中，经X射线检验若导向叶片钎焊缝内存在未焊透、气孔和裂纹缺陷，将迫使该叶片停用，导致该类叶片报废量增大。
[0003]公开号为US 2002053920 A1的专利文献中公开了通过对电路板施加超声波振动，促使熔化的钎料产生微小振幅，增加连接部位焊剂内的气体排出的方法。公开号为CN 101623786 B的专利文献中公开了一种软钎焊方法，其主要是对象部件与基板的软钎料连接部位进行软钎焊时，对对象部件直接施加超声波励振，以便增加凸点钎焊位置气体排出。从这些文献中可以看出超声波的施加有利于钎焊过程中气体排出，有利于提高钎焊缝质量。但是，针对叶片焊缝修复中，这两篇专利文献中公开的方法仍存在以下不足：
[0004]首先，两篇专利文献中的方法，都是对电路基板或者与基板连接的对象施加超声，而超声能量通过基板或者连接对象传递到钎焊部位时，能量会显著减弱，影响气体排出效果。
[0005]其次，两篇专利文献中的方法，连接对象和基板属于凸点接触软钎焊方法，经超声激励作用，焊缝气体会从水平四个方向溢出，其溢出空间和自由度较大。而叶片焊缝较窄(原钎焊缝宽度d1：1
‑
1.5mm)，气体只能从竖直一个方向溢出，其溢出空间和自由度受到很大限制。
[0006]再次，叶片焊缝深度是宽度的3倍左右，显著增加了补焊底部位置气体的溢出难度。
[0007]综上，发动机叶片钎焊缝内部缺陷修复非常困难，采用上述专利文献中公开的方法，无法有效解决发动机叶片钎焊缝内部缺陷的修复问题，且目前对发动机叶片钎焊缝进行高质量修复的方法尚未见报道。

技术实现思路

[0008]为了高质量修复航空发动机叶片原焊缝内部未焊透、气孔和裂纹缺陷，本专利技术提出了一种航空发动机叶片焊缝内部缺陷的修复方法。
[0009]考虑到发动机叶片焊缝局部位置存在未焊透缺陷，因此对其修复需注意以下几点：首先，热输入要小，确保焊接修复后不会引起叶片变形而改变形面尺寸；其次，缺陷在叶片厚度方向的位置不同，要求热源具有穿透性；再次，为便于修复中焊缝内气体排出，不能
在修复区产生二次缺陷；最后，补焊时不能导致原焊缝钎料流失。另外，由于叶片原焊缝深宽比较大，因此补焊时顺利排出气体且不产生二次缺陷是修复的最基本要求。
[0010]基于上述考虑，本专利技术的专利技术构思如下：
[0011]首先，采用导向叶片制造时的低热输入钎焊修复工艺，同时在焊接中将超声探头插入到焊缝内部，实现超声探头对焊接修复区的直接作用，加速窄焊缝内气体排出。
[0012]其次，对修复缺陷处的结构尺寸进行优化设计，即，在去除原钎焊缝未焊透和裂纹缺陷后，将所形成的加工槽设计为船底状槽而非直角长方形槽，这主要是因为在长方形底部由于直角效应不利于焊缝气体排出，容易出现气孔缺陷。船底状加工槽的底部圆角避免了直角集中效应，便于焊缝底部气体沿圆弧面排出。
[0013]综合以上两种措施，本专利技术可以实现对航空发动机导向叶片复杂缺陷高质量修复的目的。
[0014]基于上述专利技术构思，本专利技术的技术方案是：
[0015]航空发动机叶片焊缝内部缺陷的修复及结构设计方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1，焊缝内部缺陷的定位：
[0017]利用无损探伤手段在导向叶片原钎焊缝上确定出焊缝内部缺陷的位置，测量原钎焊缝宽度和厚度，测量所述内部缺陷距导向叶片表面的最大距离；所述焊缝内部缺陷包括未焊透缺陷、裂纹缺陷和气孔缺陷中的至少一种。
[0018]步骤2：焊缝内部缺陷的去除与清理
[0019]2.1采用机械加工的方式去除所述焊缝内部缺陷处的钎料以排空缺陷，并在去除钎料后所形成的槽的两端加工圆弧过渡以避免直角效应，形成船底状槽型缺口；
[0020]2.2对所述船底状槽型缺口进行清洗，将其内部的油脂和杂质清洗干净；
[0021]2.3对所述船底状槽型缺口进行烘干处理，排除其内的水分；
[0022]步骤3，超声辅助钎焊：
[0023]3.1根据所述船底状槽型缺口的宽度，选择相应直径和牌号的焊丝作为钎料，将其与导向叶片一起放在加热平台上进行预热；优选的，设置加热平台的加热温度为200
‑
500℃进行预热；
[0024]3.2预热均匀后，将所述焊丝放在导向叶片上的船底状槽型缺口上，对所述焊丝进行加热直至其完全熔化；
[0025]3.3将超声探头伸入至所述船底状槽型缺口内，开启超声设备，设定超声频率15
‑
40kHz，超声功率300
‑
2000w，超声时间1
‑
15s，使超声探头沿所述船底状槽型缺口的长度方向缓慢移动；
[0026]3.4关闭超声设备，将导向叶片从加热平台取下，缓慢冷却至室温。
[0027]步骤4，焊后处理；
[0028]步骤5：焊后检查。
[0029]基于上述基本技术方案，本专利技术还作出了如下进一步优化和限定：
[0030]所述步骤2.1中，采用铣刀进行机械加工，铣刀的旋转速度ω为1000
‑
5000rpm，向下移动运动速度υ为10
‑
500mm/min，水平移动速度υ1为10
‑
500mm/min，铣刀的直径d2比原钎焊缝宽度d1大0.1
‑
0.4mm，以保证能够全部去除原钎料的同时，尽量减少对基体的切削。
[0031]所述步骤2.1中，圆弧过渡的半径大于所述焊缝内部缺陷到焊缝表面的最大距离。
[0032]所述2.1中，去除所述裂纹缺陷和气孔缺陷，以及去除所述未焊头缺陷表面钎料后形成的缺口呈两种形式：
[0033]若所述裂纹缺陷为贯穿型裂纹，需要采用机械加工的方式将整个钎料去除，则去除后形成的槽型缺口为通透型船底状缺口；
[0034]若所述裂纹缺陷为非贯穿型裂纹、所述未焊透缺陷为贯穿型未焊透缺陷，所述气孔缺陷为非贯穿型气孔缺陷，则去除后形成的槽型缺口为盲孔型船底状缺口。
[0035]为了缩短叶片基体的加热时间，加快钎料熔化速度，步骤3.1中选择直径比所述船底状槽型缺口的宽度小0.1
‑
0.5mm的焊丝，其中船底状槽型缺口的宽度等于所用铣刀的直径。
[0036]所述步骤3.2中，若所述船底状槽型缺口为通透型船底状缺口，则需要在导向叶片背部的船底状槽型缺口位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.航空发动机叶片焊缝内部缺陷的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，焊缝内部缺陷的定位：利用无损探伤手段在导向叶片原钎焊缝上确定出焊缝内部缺陷的位置，测量原钎焊缝宽度和厚度，测量所述内部缺陷距导向叶片表面的最大距离；所述焊缝内部缺陷包括未焊透缺陷、裂纹缺陷和气孔缺陷。步骤2：焊缝内部缺陷的去除与清理2.1采用机械加工的方式去除所述焊缝内部缺陷处的钎料以排空缺陷，并在去除钎料后所形成的槽的两端加工圆弧过渡以避免直角效应，形成船底状槽型缺口；2.2将所述船底状槽型缺口内部的油脂和杂质清洗干净；2.3对所述船底状槽型缺口进行烘干；步骤3，超声辅助钎焊：3.1根据所述船底状槽型缺口的宽度，选择相应直径和牌号的焊丝作为钎料，将其与导向叶片一起放在加热平台上进行预热；3.2预热均匀后，将所述焊丝放在导向叶片上的船底状槽型缺口上，对所述焊丝进行加热直至其完全熔化；3.3将超声探头伸入至所述船底状槽型缺口内，开启超声设备，设定超声频率15
‑
40kHz，超声功率300
‑
2000w，超声时间1
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15s，使超声探头沿所述船底状槽型缺口的长度方向缓慢移动；3.4关闭超声设备，将导向叶片从加热平台取下，缓慢冷却至室温。步骤4，焊后处理；步骤5：焊后检查。2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片焊缝内部缺陷的修复方法，其特征在于：所述步骤2.1中采用直径比原钎焊缝宽度大0.1
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0.4mm的铣刀进行机械加工，铣刀的旋转速度ω为1000
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5000rpm，向下移动运动速度υ为10
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500mm/min，水平移动速度υ1为10
‑
500mm/min。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：温泉，狄小刚，吴雪猛，任寿伟，武策，赵静，闫华伟，
申请(专利权)人：国营四达机械制造公司，
类型：发明
国别省市：