一种钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法技术

为保证航空发动机作动机匣可靠工作，避免作动机匣的基体材料焊后氧化、变形、开裂等问题以减少故障率，本发明专利技术提出了一种钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法，先在裂纹两端钻止裂孔；然后基于贴片修复方法，采用与作动机匣基体同材料、同厚度的钛合金板材制作贴片，将损伤区域完全覆盖，再采用手工钨极氩弧焊设备对贴片与作动机匣基体进行焊接。氩弧焊期间，利用氩气作为保护气防止氩弧焊过程中钛合金氧化，同时选用合适的焊接工艺参数，精确控制焊接热输入，防止材料再次氧化、基体变形。焊后要求焊缝表面圆滑过渡和基体材料熔合良好，贴片及基体表面不应有明显变形。本发明专利技术可操作性强、操作工艺简单、修复效果良好。修复效果良好。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，尤其涉及一种采用氩弧焊对钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹的修复方法。

技术介绍

[0002]裂纹是影响航空发动机部件正常工作的有害因素之一，严重威胁飞行安全。加力燃烧室是为提高飞行机动性而设计的，其工作状态是否稳定将影响发动机的整体性能。某型航空发动机加力燃烧室在使用过程中多次出现作动机匣滚焊缝裂纹用氩弧焊补焊后再次开裂的情况。该故障严重破坏了装备的完好性，增加了修理成本。
[0003]作动机匣基体材料为钛合金Ti230
‑
δ0.7mm，如图1、图2所示，主要故障为滚焊缝处裂纹，目前裂纹采用氩弧焊直接补焊的方法修复。由于作动机匣滚焊缝夹层内的积碳、油污清理不彻底，导致焊缝中TiH2增多，而TiH2强度很低，在片状或针状组织的作用下焊缝冲击性能显著降低，导致焊接接头产生延迟裂纹。经过多次补焊后，会造成裂纹部位母材物理性能发生改变，造成材料塑性、韧性下降，脆性增加，增加焊后裂纹故障率。
[0004]在公开号为CN109175881A的专利文献中公开了一种航空发动机涡轮静子叶片补片修复的真空钎焊方法，针对涡轮静子叶片烧蚀故障，采用补片方法，将烧蚀区域切除、制作补片、真空钎焊相结合的方法进行修复。由于航空发动机作动机匣由钛合金、高温合金制成，材料牌号多，状态复杂，钎焊温度对不同材料的影响很难评估，故该方法不适用于航空发动机作动机匣双层结构的修复。
[0005]在公开号为CN108145333A的专利文献中公开了一种航空加力作动机匣焊缝裂纹的修理方法，针对作动机匣焊缝处裂纹较多且裂纹长度较长的故障，提出了一种增加置换环的换段修理方法，该方法能够减小焊接应力，有效控制机匣变形，保证焊缝强度满足使用要求，延长机匣的使用寿命。该方法工艺复杂、对工装设备、配合间隙要求较高、修理周期较长，不适于在航空修理工厂开展应用。
[0006]在公开号为CN114102048A的专利文献中公开了一种作动筒外筒裂纹修复方法，将作动筒外筒裂纹完全排除、采用激光熔覆的方法进行修复，可实现熔敷层与基体的冶金结合，对基体热影响区小，变形量小，其修复材料壁厚为8mm，不适用于作动机匣薄壁件的修复。
[0007]在公开号为CN102430889 B的专利文献中公开了一种机匣分流环裂纹掉块的修复方法，先将故障区域切除，制作相同大小的补片，将补片镶入故障区域，定位焊后进行焊接。该方法只能对单层结构进行修复，无法用于对双层薄壁件的修复。
[0008]为保证航空发动机正常使用，避免作动机匣裂纹扩展、断开，导致与飞机短舱机尾封严罩不密封而漏气等不安全工作状态的出现。为此，亟需寻求一种修复方式对有滚焊缝裂纹的作动机匣进行修复并满足产品的使用性能。

技术实现思路

[0009]为保证航空发动机作动机匣可靠工作，避免作动机匣的基体材料(0.7mm厚的钛合金双层薄壁件)焊后氧化、变形、开裂等问题以减少故障率，本专利技术提出了一种钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法。本专利技术将贴片修理方法和氩弧焊技术结合起来，实现了双层薄壁件滚焊缝表面裂纹故障的修复。
[0010]本专利技术的专利技术构思是：
[0011]首先，为了防止滚焊缝裂纹的扩展、延伸，先在裂纹两端钻止裂孔。
[0012]然后，为了防止钛合金滚焊缝裂纹处因多次焊修而再次开裂，基于贴片修复方法，采用与作动机匣基体同材料、同厚度的钛合金板材制作贴片，将损伤区域完全覆盖，再采用手工钨极氩弧焊设备对贴片与作动机匣基体进行焊接。氩弧焊期间，利用氩气作为保护气防止氩弧焊过程中钛合金氧化，同时选用合适的焊接工艺参数，精确控制焊接热输入，防止材料再次氧化、基体变形。焊后要求焊缝表面圆滑过渡和基体材料熔合良好，贴片及基体表面不应有明显变形。
[0013]本专利技术的技术方案是：
[0014]一种钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法，其特殊之处在于，用于对钛合金双层薄壁件滚焊缝表面单条长度小于等于50mm的裂纹进行修复，或者用于对钛合金双层薄壁件滚焊缝表面局部存在多条裂纹且单条裂纹长度不大于10mm、裂纹间距不大于20mm、裂纹区域的长度小于等于50mm的裂纹区域进行修复；包括以下步骤：
[0015]步骤1：制作贴片
[0016]根据滚焊缝裂纹长度、裂纹处基体材料氧化及变形情况，制作贴片，制作的贴片材质及厚度与基体相同，且能完全覆盖损伤区域；
[0017]步骤2：焊前处理
[0018]2.1在裂纹两端钻止裂孔；
[0019]2.2打磨滚焊缝裂纹处待贴片部位至与基体齐平，打磨待焊处及待贴片周围设定范围至露出金属光泽；
[0020]2.3校形贴片使之与待焊处型面一致且配合间隙不大于1mm；
[0021]2.4清理干净待焊处；
[0022]2.5封堵滚焊缝夹层部位，仅留两个孔分别用于保护气流入和排出；
[0023]2.6向滚焊缝夹层内通惰性气体作为保护气，流量为8～10L/min；
[0024]步骤3：钨极氩弧焊
[0025]先多点定位焊贴片，再采用分段、对称焊接的方式将贴片与基体焊接，分段焊时每段长度15～20mm；定位焊和分段、对称焊接的焊接工艺参数均为：
[0026]焊接电流30～35A、焊枪氩气流量10～12L/min、电源为直流正接；
[0027]焊接时，在焊缝未完全冷却时增加拖斗，通8～10L/min惰性气体对焊缝进行保护以防止钛合金氧化；
[0028]收弧时，延迟1～2min再停气，停气后再移开焊枪；
[0029]步骤4：目视检查；
[0030]步骤5：打磨余量；
[0031]步骤6：无损探伤。
[0032]进一步地，步骤1中所述的贴片为矩形贴片，每条边的长度均比裂纹损伤区域大5～10mm，贴片宽度20～30mm，贴片四角尖边倒圆R16～20mm。
[0033]进一步地，步骤2.2中打磨待贴片周围至少15mm范围至露出金属光泽。
[0034]进一步地，步骤3中在进行多点定位焊贴片时，定位焊点应对称分布，定位点间距为15～20mm。
[0035]进一步地，步骤2.1中所述的止裂孔的直径为1.6
‑
2.0mm。
[0036]进一步地，步骤2和步骤3中所述的惰性气体均为氩气。
[0037]本专利技术还提供了一种钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法，其特殊之处在于，用于对钛合金双层薄壁件滚焊缝表面单条长度大于50mm的裂纹进行修复，或者，用于对钛合金双层薄壁件滚焊缝表面局部存在多条裂纹且单条裂纹长度不大于10mm、裂纹间距不大于20mm、裂纹区域的长度大于50mm的裂纹区域进行修复；包括以下步骤：
[0038]步骤1：制作贴片
[0039]根据滚焊缝裂纹长度、裂纹处基体材料氧化及变形情况，制作贴片，制作的贴片材质及厚度与基体相同，且能完全覆盖损伤区域；
[0040]步骤2：焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法，其特征在于，用于对钛合金双层薄壁件滚焊缝表面单条长度小于等于50mm的裂纹进行修复，或者用于对钛合金双层薄壁件滚焊缝表面局部存在多条裂纹且单条裂纹长度不大于10mm、裂纹间距不大于20mm、裂纹区域的长度小于等于50mm的裂纹区域进行修复；包括以下步骤：步骤1：制作贴片根据滚焊缝裂纹长度、裂纹处基体材料氧化及变形情况，制作贴片，制作的贴片材质及厚度与基体相同，且能完全覆盖损伤区域；步骤2：焊前处理2.1在裂纹两端钻止裂孔；2.2打磨滚焊缝裂纹处待贴片部位至与基体齐平，打磨待焊处及待贴片周围设定范围至露出金属光泽；2.3校形贴片使之与待焊处型面一致且配合间隙不大于1mm；2.4清理干净待焊处；2.5封堵滚焊缝夹层部位，仅留两个孔分别用于保护气流入和排出；2.6向滚焊缝夹层内通惰性气体作为保护气，流量为8～10L/min；步骤3：钨极氩弧焊先多点定位焊贴片，再采用分段、对称焊接的方式将贴片与基体焊接，分段焊时每段长度15～20mm；定位焊和分段、对称焊接的焊接工艺参数均为：焊接电流30～35A、焊枪氩气流量10～12L/min、电源为直流正接；焊接时，在焊缝未完全冷却时增加拖斗，通8～10L/min惰性气体对焊缝进行保护以防止钛合金氧化；收弧时，延迟1～2min再停气，停气后再移开焊枪；步骤4：目视检查；步骤5：打磨余量；步骤6：无损探伤。2.根据权利要求1所述的钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法，其特征在于：步骤1中所述的贴片为矩形贴片，每条边的长度均比裂纹损伤区域大5～10mm，贴片宽度20～30mm，贴片四角尖边倒圆R16～20mm。3.根据权利要求1或2所述的钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法，其特征在于：步骤2.2中打磨待贴片周围至少15mm范围至露出金属光泽。4.根据权利要求3所述的钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法，其特征在于：步骤3中在进行多点定位焊贴片时，定位焊点应对称分布，定位点间距为15～20mm。5.根据权利要求1或2所述的钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法，其特征在于：步骤2.1中所述的止裂孔的直径为1.6
‑
2.0mm。6.根据权利要求1或2所述的钛合金双层薄壁件滚焊缝表面裂纹修复方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁莎，李颖，武德安，于强，符素宁，卞鑫雪，王少帅，周宇佳，
申请(专利权)人：国营四达机械制造公司，
类型：发明
国别省市：