一种激光增材修复工艺制造技术

一种激光增材修复工艺，所述激光增材技术是激光熔覆和激光快速成型技术的结合，修复过程中以碳化铬、铜和锰作为熔覆粉末，激光熔覆粉末中，碳化铬作为主要用量，其作用在于保证熔覆层必要的硬度和耐磨性能，铜和锰则作为辅料用于调整熔覆层的热膨胀性能。根据本发明专利技术的修复工艺，可将修复层与基体材料的热膨胀系数差降低至15％以下，极大地延长了飞机发动机叶片的使用寿命。片的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种激光增材修复工艺


[0001]本专利技术涉及激光熔覆领域，具体涉及一种激光增材修复工艺。

技术介绍

[0002]在飞机的服役过程中，一些关键性金属零件因变形、磨损、腐蚀等原因会出现裂纹等缺陷，这会对飞行安全造成负面影响。针对这一问题，现有技术通常会对破损零件进行修复，其中，增材制造、激光熔覆、冷喷涂以及电弧堆焊等工艺都广泛应用于金属零件的修复领域，当两种不同的材料复合在一起时，如果热膨胀系数偏差太多，则会在温度变化时产生应力，该应力会在界面处引起裂纹和间隙。然而，现有的修复工艺一般都追求修复后材料的硬度、强度和耐腐蚀性能等，对于修复材料与原有材料的热膨胀性能差异的关注少之又少，这无疑增加了飞机零部件再次损坏的风险。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种激光增材修复工艺，该方法可以降低修复层与基体材料之间的热膨胀系数差，进而避免热裂纹的产生，延长飞机发动机叶片的使用寿命。
[0004]一种激光增材修复工艺，所述激光增材是激光熔覆和激光快速成型技术的结合，其特征在于，包括以下步骤：
[0005]选择待修复的飞机发动机叶片，对叶片待修复部位进行抛光处理；用盐酸溶液清洗叶片表面以除去氧化层；再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗叶片；
[0006]以PVA溶液作为粘结剂，使粘结剂与熔覆粉末均匀混合，然后涂覆于叶片表面待修复部位形成预置层，在氩气保护下通过激光增材工艺修复叶片，其中，熔覆粉末由52
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75重量份的碳化铬、10<br/>‑
30重量份的铜和14
‑
20重量份的锰组成，熔覆粉末中碳化铬的用量为52wt％
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75wt％，修复过程的激光功率为850
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1000W，扫描速度为300
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350mm/mi n，光斑直径为3
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3.5mm，搭接率为35％
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40％，能量密度为360
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400W/mm2。
[0007]优选地，所述发动机叶片的材质为GH4080A Cr
‑
Ni合金。
[0008]优选地，所述抛光处理后的表面粗糙度为2
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3μm。
[0009]优选地，所述盐酸溶液的浓度为15％
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20％。
[0010]优选地，所述粘结剂的浓度为5wt％
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8wt％。
[0011]优选地，所述熔覆粉末由52重量份的碳化铬、30重量份的铜和18重量份的锰组成。
[0012]本专利技术提供了一种激光增材修复工艺，激光增材技术是激光熔覆和激光快速成型技术的结合，修复过程中以碳化铬、铜和锰作为熔覆粉末，熔覆粉末中，碳化铬作为主要用料，其作用在于保证熔覆层必要的硬度和耐磨性能，铜和锰则作为辅料用于调整熔覆层的热膨胀性能。根据本专利技术的修复工艺，可将修复层与基体材料的热膨胀系数差降低至15％以下，进而延长了飞机发动机叶片的使用寿命。
具体实施方式
[0013]下面通过具体实施例来验证本专利技术的技术效果，但是本专利技术的实施方式不局限于此。
[0014]实施例1
[0015]选择待修复的飞机发动机叶片(叶片材质为GH4080A Cr
‑
Ni合金)，对叶片待修复部位进行抛光处理，抛光处理后的表面粗糙度约2μm；用20％的盐酸溶液清洗叶片表面以除去氧化层；再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗叶片；
[0016]以5wt％的PVA溶液作为粘结剂，使粘结剂与熔覆粉末均匀混合，然后涂覆于叶片表面待修复部位形成预置层，在氩气保护下通过激光增材工艺修复叶片，其中，熔覆粉末由65重量份的碳化铬、21重量份的铜和14重量份的锰组成，修复过程的激光功率为850W，扫描速度为300mm/mi n，光斑直径为3mm，搭接率为35％，能量密度为360W/mm2。
[0017]实施例2
[0018]选择待修复的飞机发动机叶片(叶片材质为GH4080A Cr
‑
Ni合金)，对叶片待修复部位进行抛光处理，抛光处理后的表面粗糙度约2μm；用20％的盐酸溶液清洗叶片表面以除去氧化层；再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗叶片；
[0019]以5wt％的PVA溶液作为粘结剂，使粘结剂与熔覆粉末均匀混合，然后涂覆于叶片表面待修复部位形成预置层，在氩气保护下通过激光增材工艺修复叶片，其中，熔覆粉末由52重量份的碳化铬、30重量份的铜和18重量份的锰组成，修复过程的激光功率为850W，扫描速度为300mm/mi n，光斑直径为3mm，搭接率为35％，能量密度为360W/mm2。
[0020]实施例3
[0021]选择待修复的飞机发动机叶片(叶片材质为GH4080A Cr
‑
Ni合金)，对叶片待修复部位进行抛光处理，抛光处理后的表面粗糙度约2μm；用20％的盐酸溶液清洗叶片表面以除去氧化层；再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗叶片；
[0022]以5wt％的PVA溶液作为粘结剂，使粘结剂与熔覆粉末均匀混合，然后涂覆于叶片表面待修复部位形成预置层，在氩气保护下通过激光增材工艺修复叶片，其中，熔覆粉末由60重量份的碳化铬、20重量份的铜和20重量份的锰组成，修复过程的激光功率为850W，扫描速度为300mm/mi n，光斑直径为3mm，搭接率为35％，能量密度为360W/mm2。
[0023]实施例4
[0024]选择待修复的飞机发动机叶片(叶片材质为GH4080A Cr
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Ni合金)，对叶片待修复部位进行抛光处理，抛光处理后的表面粗糙度约2μm；用20％的盐酸溶液清洗叶片表面以除去氧化层；再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗叶片；
[0025]以5wt％的PVA溶液作为粘结剂，使粘结剂与熔覆粉末均匀混合，然后涂覆于叶片表面待修复部位形成预置层，在氩气保护下通过激光增材工艺修复叶片，其中，熔覆粉末由70重量份的碳化铬、15重量份的铜和15重量份的锰组成，修复过程的激光功率为850W，扫描速度为300mm/mi n，光斑直径为3mm，搭接率为35％，能量密度为360W/mm2。
[0026]实施例5
[0027]选择待修复的飞机发动机叶片(叶片材质为GH4080A Cr
‑
Ni合金)，对叶片待修复部位进行抛光处理，抛光处理后的表面粗糙度约2μm；用20％的盐酸溶液清洗叶片表面以除去氧化层；再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗叶片；
[0028]以5wt％的PVA溶液作为粘结剂，使粘结剂与熔覆粉末均匀混合，然后涂覆于叶片表面待修复部位形成预置层，在氩气保护下通过激光增材工艺修复叶片，其中，熔覆粉末由75重量份的碳化铬、10重量份的铜和15重量份的锰组成，修复过程的激光功率为850W，扫描速度为300mm/mi n，光斑直径为3mm，搭接率为35％，能量密度为360W/mm2。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光增材修复工艺，所述激光增材是激光熔覆和激光快速成型技术的结合，其特征在于，包括以下步骤：选择待修复的飞机发动机叶片，对叶片待修复部位进行抛光处理；用盐酸溶液清洗叶片表面以除去氧化层；再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水清洗叶片；以PVA溶液作为粘结剂，使粘结剂与熔覆粉末均匀混合，然后涂覆于叶片表面待修复部位形成预置层，在氩气保护下通过激光增材工艺修复叶片，其中，熔覆粉末由52
‑
75重量份的碳化铬、10
‑
30重量份的铜和14
‑
20重量份的锰组成，熔覆粉末中碳化铬的用量为52wt％
‑
75wt％，修复过程的激光功率为850
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1000W，扫描速度为300
‑
350mm/min，光斑直径为3
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐进军，任子昂，王洁，高德昕，罗鑫，张建明，莫垂玉，江茫，徐宇琛，
申请(专利权)人：长沙航空职业技术学院空军航空维修技术学院，
类型：发明
国别省市：