本发明专利技术公开了一种金属件裂纹的修复方法，属于材料加工及制造工程领域，该方法包括如下步骤：（1）使用加热装置对金属件的裂纹处进行加热的步骤；和（2）在裂纹处的金属件外表面施加超声振动的步骤。本发明专利技术的方法不仅对裂纹的修复效果比较明显、操作简单方便，而且设备造价较低、适用范围广，具有重大的应用前景和经济价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种金属件裂纹的修复方法，特别是较大尺寸机械设备的金属部件表面或内部微小裂纹的修复方法，属于材料加工及制造工程领域。
技术介绍
目前，对于机械设备的金属部件表面或内部微小裂纹主要采用加热修复技术或施加电流脉冲的修复技术。作为加热修复技术，文献I (X. G. Li, C. F. Dong, H. Chen. Healing of hydrogenattack crack in austenite stainless steel under heat treatment.ActaMetallurgica Sinica(English Letter)，2002，4 (15) : 385-390)和文献 2 (C. F. Dong, X.G. Li, Z. Y. Liu, Y. R. Zhang. Hydrogen-induced cracking and healing behaviour of X70steel. Journal of Alloys and Compounds, 2009 (484) :966-972)中分别介绍了对奥氏体不锈钢和X70钢材料中裂纹的热处理修复技木。文献3 (韩静涛，许树森，陈刚等.大型锻件的夹杂性裂纹与控制锻造エ艺.钢铁，1997,32(3) :35-39)中介绍了 经过高温愈合处理，锻件中夹杂性裂纹的范围大幅减小，单个裂纹的长度也有明显缩短。这些热处理修复技术的主要特点是需要在高温(高达600°C )下保温数小时，其中的保温环节会使金属件的整体显微组织和性能发生较大改变，从而改变金属件原有的机械性能，特别是对有特殊组织性能要求的金属件会产生不利影响。此外，对于较大尺寸的金属件而言，使其加热保温所需成本也很高，而且保温所需的设备条件也难以保证。作为施加电流脉冲的修复技术，文献4 (A. Hosoi, T. Nagahama, Y. Ju. Fatiguecrack nealmg by a controlled high density electric current Held. MaterialScience and Engineering A, 2012(533) :38-42)中介绍了对含预置疲劳裂纹的 SUS316 奥氏体不锈钢试样施加高密度脉冲电流来使裂纹愈合的エ艺。这种エ艺不但需要使用高脉冲电流，而且对大型金属件的适用性差，操作也比较复杂。此外，考虑到导电性问题，这种脉冲电流裂纹修复法对被修复的金属件表面有一定要求，而且只是单纯的能量修复法，修复效果不很理想。此外，还有应用超声冲击进行裂纹修复的方法。例如，文献5 (A. Abdullah, Μ.Malaki, A. Eskandari. Strength enhancement of the welded structures by ultrasonicpeening. Materials and Design, 2012 (38) : 7-18)中介绍了应用超声冲击处理技术提高焊接结构强度。其中提到在未经超声冲击处理的区域仍然存在有长度为21 μ m的微裂纹，在超声冲击处理的区域则没有发现类似裂纹。说明超声冲击处理对裂纹的愈合有积极作用。文献6 (严铿，聂洁，于怀东，徐律.超声冲击处理对灰铸铁焊接冷裂纹影响.焊接学报，2007，28(11) :78-84)中介绍了对灰铸铁焊缝进行超声冲击处理后的效果超声冲击处理后焊缝显微组织发生突变膨胀，对裂纹愈合有一定的促进作用。但这些应用超声冲击进行裂纹修复的方法其修复效果仍有待于进ー步提高。随着现代装备制造能力的提高，机械设备的大型化、重载荷化将是未来制造与加エ的发展趋势，研发修复效果好、操作方便、经济成本低、适用范围广的金属件裂纹修复方法具有重大的应用前景和经济价值。到目前为止，还没有能够同时满足上述各要求的金属件裂纹修复方法的问世。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种修复金属件表面或内部微小裂纹的新方法，以解决现有技术中存在的修复效果不理想、操作繁琐、经济成本高以及适用性差等问题。本专利技术的方法是ー种采用加热与超声振动相结合的裂纹修复技术，具体而言，包括如下步骤(I)使用加热装置对金属件的裂纹处进行加热的步骤； (2)在裂纹处的金属件外表面施加超声振动的步骤。其中，优选将金属件的裂纹处加热到150° C以上后，再在裂纹处的金属件外表面施加超声振动。所述加热装置优选为火焰加热装置，关于形状，例如可以列举环形火焰加热圈、方形火焰加热框或其他任意形状的火焰加热装置。所述火焰加热装置具备火焰喷孔，火焰喷孔优选在火焰加热装置上均匀分布，其数目优选为4、个。另外，所述超声振动的频率优选为2(Tl00kHz，处理时间优选为2(Tl80秒。本专利技术的方法采用加热与超声振动相结合的方式修复金属件裂纹，不仅对裂纹的修复效果比较明显、操作简单方便，而且设备造价较低、适用范围广，具有重大的应用前景和经济价值。附图说明图I是本专利技术金属件裂纹修复方法的工作原理图(立体图)。图2是图I所示工作原理图的主视图。图3是沿图I中A-A线的剖视图。图4是图I所示工作原理图的俯视图。图广4中，I :超声振动发生器；2 :环形火焰加热圈；3 :燃料输入口 ；4 :火焰；5 :金属件；6 :裂纹。具体实施例方式本专利技术的方法突破了传统的仅通过加热或者仅通过超声振动的单一能量补充方式，通过同时导入热能和由超声振动产生的机械能作为裂纹修复的能量来源，利用加热和超声振动的联合作用来加速金属件中裂纹的愈合。具体而言，本专利技术的方法是ー种金属件裂纹的修复方法，其特征在于，包括如下步骤(I)使用加热装置对金属件的裂纹处进行加热的步骤；(2)在裂纹处的金属件外表面施加超声振动的步骤。在金属件外表面施加超声振动冲击处理，不仅可以减少金属件在加工之后的残余应力，降低金属件在服役过程中出现开裂的可能性；同吋，由于超声振动产生的机械能会使金属件裂纹处的表面温度迅速升高，因此不必对金属件进行长时间高温保温就可在裂纹尖端产生局部重熔，从而容易实现裂纹愈合。由此可避免因长时间高温保温而导致的金属件原有机械性能改变、经济成本提高以及不得不使用大型保温设备等缺陷。此外，超声振动可在金属件上产生压应力，并将振动产生的机械能传递到裂纹处。由于加热环节的存在，裂纹处局部重熔容易发生，超声振动产生的压应カ和机械能则更容易加速裂纹处原子的扩散，从而促进裂纹闭合。由此可以克服单纯使用超声振动进行裂纹修复时效果不佳的缺陷。本专利技术的方法在加热和超声振动的联合作用下，金属件表面显微组织结构发生突变，显微组织结构的突变伴随体积突变和膨胀，从而实现金属件内部或表面裂纹的修复。本专利技术的方法不需要对金属件整体进行长时间的高温保温，避免使用特定的脉冲电源，降低了裂纹修复的操作难度和经济成本，提高了修复效果。 下面结合附图广4详细叙述本专利技术。在附图f 4，使用如下方法修复金属件裂纹将含有微小裂纹6的金属件5放置于环形火焰加热圈2下，使裂纹6处于环形火焰加热圈2的正下方。通过燃料输入口 3输入燃料，启动打火装置(未图示)使火焰4从火焰喷孔处喷出。当金属件5的裂纹6处被加热到一定温度(例如至少150°C)后，开启放置于裂纹6处的超声振动发生器1，在裂纹6本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种金属件裂纹的修复方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)使用加热装置对金属件的裂纹处进行加热的步骤； (2)在裂纹处的金属件外表面施加超声振动的步骤。2.根据权利要求I所述的修复方法，其特征在于，将金属件的裂纹处加热到150°C以上后，再在裂纹处的金属件外表面施加超声振动。3.根据权利要求I或2所述的修复方法，其特征在于，所述加热装置为火焰加热装置。...
【专利技术属性】
技术研发人员：董红刚，郝晓虎，邓德伟，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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