一种使用尖端薄片声极修补铝合金试件裂纹缺陷的方法技术

一种使用尖端薄片声极修补铝合金试件裂纹缺陷的方法，属于铝合金试件修补领域，包括：(1)依据铝合金试件的使用环境，确定其裂纹修补要求，并根据修补要求确定所需焊料；(2)对裂纹内部进行超声清洗；(3)对待修补裂纹处进行超声修复；首先，将试件放在加热平台上进行加热，当加热至指定温度后，将焊料放置于裂纹内，当焊料完全熔化后，将尖端薄片声极伸入至焊料内部，开启超声，进行修补；(4)修补结束后，对焊缝的组织和性能进行测试。该修补方法的可操作性强，超声波作用下的修补过程可以在大气环境下直接进行，无需保护气体或特殊环境，降低修补成本，可适应各种复杂形状、宽度小、深度大的裂纹。裂纹。裂纹。

【技术实现步骤摘要】
一种使用尖端薄片声极修补铝合金试件裂纹缺陷的方法


[0001]本专利技术属于铝合金试件修补领域，具体涉及一种使用尖端薄片声极修补铝合金试件裂纹缺陷的方法。

技术介绍

[0002]轻量化是当今制造业的主要趋势之一，因此轻质铝合金试件的使用越来越多。然而铝合金试件在使用过程中常出现如疲劳裂纹和腐蚀裂纹等缺陷；特别的，若铝合金试件存在焊接接头，焊接区域则更是缺陷极容易出现的位置。如果直接将存在缺陷的试件进行替换，则会造成不必要的浪费，极大地提升制造成本。因此，有必要对裂纹缺陷进行修补。
[0003]目前，针对裂纹缺陷的修复办法较多，采用的方法也是多种多样。专利202022744633.7公开了一种便于修复裂纹的激光熔覆设备，该设备可实现激光熔覆本体的自动化操作，使激光熔覆本体能够进行相应的运动，且能够远程的对整个激光熔覆设备进行操控，方便操作人员的使用。专利202122443007.9公开了一种集输管道修复裂纹填补焊接装置，通过安装块和安装槽的配合，可以使焊枪放置板和焊枪绕着管道的外壁移动，操作人员通过移动安装块就能使用焊枪来完成裂纹的填补焊接工作，降低操作人员的工作量和劳动强度，提高作业效率。专利202110795589.9公开了一种可原位修复裂纹和无损拆解的环氧灌封电子元器件，该方法的主要元件是环氧灌封胶，它由环氧树脂、环氧固化剂、环氧稀释剂、无机填料和催化剂组成。能够在150℃以下实现裂纹修复，在100℃以下实现拆解，其灌封的电子元器件能够实现裂纹的原位修复以及元器件的无损拆解。专利201710123487.6公开了一种利用超声波热原位修补热塑性复合材料缺陷的方法，它利用超声波产生的驱动力可驱动处于缝隙外的流体填充至间隙内，从而可将同质树脂材料填入复合材料的局部分层区，实现分层缺陷的修复。该方法修补工艺可降低修补温度，避免材料的过热氧化等问题，提高修补效率。专利202111306009.1公开了一种轴类零件表面裂纹修复的激光熔覆方法，该方法只针对深度不超过500微米的裂纹。具体方法是，对裂纹深度不超过100微米的轴类零件用脉冲电流放电法修复裂纹，对裂纹深度在100微米至500微米之间的轴类零件用激光熔覆方法修复并在熔覆时对熔覆层施加超声振动。专利201610956707.9公开了一种发动机热端部件三维尺寸钎焊修复材料及制备方法，该方法使用专用真空烧结的工装，修复材料制备方法简单，制备成本低，制得的修复材料满足航空发动机热端部件三维尺寸的修复，同时满足裂纹宽度超过1mm的裂纹修复。专利201710508805.0公开了一种涡轮导向器裂纹钎焊修复方法，该方法的大致步骤为：在涡轮导向器的裂纹处除去裂纹，设置坡口，并在坡口内铺设底层镍基合金粉末，在底层镍基合金粉末上放置混合钎料，进行真空钎焊。该方法修复的接头能够保证有稳定的结构和强度。专利202011131928.5公开了一种铸铁部件氩弧钎焊修复方法，该方法使用的热源是氩弧焊加热，且修补前需要将修复件损伤部位的缺陷去除及清洗。该方法可实现铸铁件的无裂纹高效修复，修复区力学性能好并具加工性，由于采用高能量密度的氩弧做为钎焊热源，修复件变形小。
[0004]可以看出，目前针对裂纹修复的常用方法之一是激光熔覆，但该方法有一定的不
足。第一，激光熔覆设备昂贵，这使得修复成本大大增加；第二，铝合金试件会对激光有一定的反射，修复效果不好；第三，激光熔覆能修复的厚度有限，无法对深度较大的裂纹实现良好的修复。另一种常用的方法是真空钎焊修复，该方法也仍存在一定的不足。首先，真空钎焊的实验条件苛刻，在大气环境下无法进行；其次，真空炉往往体积有限，无法将体积较大的铝合金试件放入其中进行修复；第三，真空钎焊温度一般较高，易对试件造成明显的软化。此外，在进行试件修复时，许多方法都需要把原裂纹位置打磨，刨掉，而后再进行修补，该过程费时费力。

技术实现思路

[0005]对于现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种使用尖端薄片声极修补裂纹缺陷的方法。该方法的优点有：1、超声电烙铁(超声波发生器)操作简单，较激光熔覆修复方法和真空钎焊方法成本明显较低；2、该方法不受修补环境的限制，可直接在大气环境下进行；3、修补温度低，试件变形小且母材软化程度低；4、不受裂纹形状的限制，可修补小尺寸的裂纹；5、不受裂纹深度的限制，可修复任意深度的裂纹；6、不受铝合金试件形状的限制，适用性强。
[0006]为了实现铝合金试件裂纹缺陷的快速、高效率的修复，本专利技术使用了特殊的尖端薄片声极，所述尖端薄片声极其尖端尺寸极小，能够深入至裂纹缺陷内部，如图1。
[0007]本专利技术所述尖端薄片声极材质为TC4钛合金，其分为上和下两部分，上半部分(也可以称之为夹持区，用以连接超声波发生器)为圆柱体，其直径为18
‑
20mm，高度为30
‑
80mm；下半部分(也可以称之为尖端部分)呈尖端状，其高度为30
‑
100mm，其最尖端处的厚度为0.1mm
‑
0.5mm，尖端的θ角为1
‑
20
°
。
[0008]一种使用尖端薄片声极修补铝合金试件裂纹缺陷的方法，具体步骤包括：
[0009](1)依据铝合金试件的使用环境，确定其裂纹修补要求，并根据修补要求确定所需焊料；
[0010](2)对裂纹内部进行超声清洗；
[0011](3)对待修补裂纹处进行超声修复；首先，将试件放在加热平台上进行加热，当加热至指定温度后，将焊料放置于裂纹内，当焊料完全熔化后，将尖端薄片声极伸入至焊料内部，开启超声，进行修补；
[0012](4)修补结束后，对焊缝的组织和性能进行测试。
[0013]所述步骤(1)中，不同使用环境下的铝合金试件对于修补过程有着不同的要求。例如，用于密封的试件对修补后气密性有要求；承力试件对修补后的强度和硬度有要求；精密试件则对修补后试件的变形有要求。
[0014]具体包括：若铝合金试件对变形有严格要求，则修补过程中选择低温钎料，如Sn基焊料；若试件对气密性有要求，则选择与铝互溶度大、且热膨胀系数相似的焊料，如Zn基焊料；若试件对修补后强度有要求，则选择强度高、使用温度较高的Al
‑
Si焊料或Al基焊料(如Al
‑
Si
‑
Cu焊料)。
[0015]所述步骤(2)中，当裂纹深度较大(裂纹深度大于等于试件厚度的1/2)时，则振幅选择20
‑
100μm，超声时间大于等于20s，以保证裂纹内部氧化膜去除的更为彻底；当裂纹宽度和深度较小(裂纹深度小于试件厚度的1/2)时，则振幅选择10
‑
50μm，超声时间小于20s。
[0016]所述步骤(3)中，超声波的频率为15
‑
60kHz、振幅为10
‑
30μm、功率为300
‑
2000W、超声时间为1
‑
100s、加热温度为200
‑
700℃。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用尖端薄片声极修补铝合金试件裂纹缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)依据铝合金试件的使用环境，确定其裂纹修补要求，并根据修补要求确定所需焊料；(2)对裂纹内部进行超声清洗；(3)对待修补裂纹处进行超声修复；首先，将试件放在加热平台上进行加热，当加热至指定温度后，将焊料放置于裂纹内，当焊料完全熔化后，将尖端薄片声极伸入至焊料内部，开启超声，进行修补；(4)修补结束后，对焊缝的组织和性能进行测试。2.根据权利要求1所述的一种使用尖端薄片声极修补铝合金试件裂纹缺陷的方法，其特征在于，所述尖端薄片声极材质为TC4钛合金，其分为上和下两部分，上半部分为圆柱体，其直径为18
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20mm，高度为30
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80mm；下半部分呈尖端状，高度为30
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100mm，其最尖端处的厚度为0.1mm
‑
0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李大成，梅敏，段琼，张丙宇，
申请(专利权)人：哈尔滨普瑞斯材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：