基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法
【专利摘要】一种基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是：⑴采用着色检查法确定裂纹等穿透性损伤的分布及走向；⑵采用硬质合金旋转锉进行打磨处理，形成形状相对规则化的贯通槽；⑶脉冲焊接坡口的优化打磨；⑷贯通槽及其坡口的清洗；⑸贯通槽的脉冲焊接搭桥修复；⑹搭桥焊接修复体的打磨和清洗；⑺损伤结构的激光增材修复。本发明具有以下优点：脉冲焊接修复搭桥能力强，无需另行设计制造基板，可简化穿透性损伤零件的修复工艺过程，提高修复效率。脉冲焊接修复控制系统输出数据稳定精确，能够精确控制修复过程中的热量输入，可减小修复工件变形量，修复精度高。激光沉积修复能自动实现损伤零件的三维成形修复，提高修复效率且修复工艺的稳定性和一致性好。
【专利说明】基于脉冲焊接和激光増材修复的薄壁零部件复合修复方法
[0001]
技术领域:
本发明属于损伤零部件修复及再制造技术领域，特别是一种基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法。
[0002]【背景技术】:
发动机机匣、叶盘等航空大型薄壁零部件服役的工作环境恶劣，零件受磨损、冲击、高温燃气和冷热疲劳等作用后易产生裂纹、腐蚀和磨损等损伤。由于生产成本和周期的要求，迫切需要采用先进修复技术实现损伤零部件的高质高效修复，延长其使用寿命，减少更换新件，减少巨额经济损失，缩短维修周期，航空大型薄壁零部件修复技术日益受到航空制造企业和维修企业的重视。
[0003]对于裂纹、腐蚀和磨损等损伤，修复前需进行打磨清洗，如通过打磨将裂纹及表面氧化物完全去除，形成形状相对规则化的待修复区，并清洗干净，便于后续修复。经打磨清洗处理后，零部件损伤类型可分为表面损伤和穿透性损伤两类。
[0004]由于激光增材修复具有热输入能量可控以及柔性化制造特点，修复工件应力和变形小，使其特别适合于大型薄壁结构的钛合金、高温合金等贵重金属材料零件的三维成形修复。但对于穿透性损伤零部件，如采用激光增材修复，需根据零件及待修复区的结构特点适应性制造专用基板来作为承接激光熔池的基体，才能保证修复顺利进行，加大了修复工艺的复杂性，增大了修复的辅助时间和成本，降低了修复效率，限制了激光增材修复工艺的适用范围。
[0005]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种降低修复的辅助时间和成本，提高修复效率，先采用精密脉冲焊接对穿透性损伤零件进行搭桥修复，形成承接激光熔池的基体，然后采用激光增材修复完成损伤结构的三维成形修复的基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法。
[0006]本发明是这样实现的，其特征是:
⑴采用着色检查法确定裂纹等穿透性损伤的分布及走向，并采用轮廓最小包络法规则化打磨损伤区域；
⑵采用硬质合金旋转锉进行打磨处理，形成形状相对规则化的贯通槽；
(3)脉冲焊接坡口的优化打磨，对贯通槽坡口进行优化打磨，坡口的角度控制在30°?60之间；
⑷贯通槽及其坡口的清洗；
(5)贯通槽的脉冲焊接搭桥修复；
(6)搭桥焊接修复体的打磨和清洗；
(7)损伤结构的激光增材修复:贯通槽底部已形成搭桥焊接修复体，待修复结构为盲槽形，完成整个盲槽的增材修复，实现损伤结构的成形修复。
[0007]本发明具有以下优点:(I)脉冲焊接修复搭桥能力强，无需另行设计制造基板，可简化穿透性损伤零件的修复工艺过程，提高修复效率;(2)脉冲焊接修复控制系统输出数据稳定精确，能够精确控制修复过程中的热量输入，可减小修复工件变形量，修复精度高；(3)激光沉积修复能自动实现损伤零件的三维成形修复，提高修复效率且修复工艺的稳定性和一致性好;另外热输入量可控，修复零件变形小。
【附图说明】
[0008]以下结合附图对本发明做进一步的描述:
图1是具有裂纹等穿透性损伤的零件示意图；
图2是包络法规则化打磨损伤区域示意图；
图3是去除裂纹后的零件待修复区域示意图；
图4.脉冲焊接搭桥修复后的零件局部示意图；
图5.激光增材修复系统示意图；
图6.损伤零部件复合修复后的修复体示意图。
[0009]【具体实施方式】:
如图1 一6所示，该基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法包括损伤裂纹1、损伤的包络轮廓2、硬质合金旋转锉3、打磨后的贯通槽4、坡口 5、为精密脉冲焊机6、搭桥焊接修复体、焊枪8、激光器9、光路系统1，同轴送粉头11、工作台12、盲槽13、修复体
14。其修复方法如下:1.如图1所示为具有裂纹等穿透性损伤零件I。在修复之前采用着色检查法确定裂纹等穿透性损伤的分布及走向，并采用轮廓最小包络法规则化打磨损伤区域2，如图2所示;2.采用硬质合金旋转锉进行打磨处理，形成形状相对规则化的贯通槽，边打磨边着色检查，直至完全打磨去除裂纹等穿透性损伤，形成形状相对规则化的贯通槽4;3、脉冲焊接坡口的优化打磨，对贯通槽4坡口 5进行优化打磨，坡口 5角度范围控制在30°?60°之间；4、贯通槽及其坡口的清洗，将待修复区清洗干净，去除表面油污;5、采用精密脉冲焊机6，人工操作焊枪8对贯通槽4进行搭桥焊接，形成承接激光修复熔池的搭桥焊接修复体7，厚度控制在Imm以上;6、采用硬质合金旋转锉3对搭桥焊接修复体7进行打磨，去除表面氧化层，使搭桥焊接修复体7表面平整；并采用丙酮将搭桥焊接修复体7清洗干净，去除表面油污;7、根据待修复结构的三维模型，结合不同材料特性，规划合适的扫描路径并匹配合理的修复参数，在搭桥焊接修复体7的基础上，采用激光增材修复装备对待修复结构进行成形修复。激光修复装备主要由激光器9、光路系统10，同轴送粉头11、工作台12等构成，此时贯通槽4底部已形成搭桥焊接修复体7，待修复结构形式为盲槽13。将损伤零件I固定在工作台12上，同轴送粉头11按照规划路径移动并向盲槽13送入粉末，激光器9发出的激光经光路系统10聚焦加热熔化金属粉末，在搭桥焊接基体7上形成移动的熔池，熔池这一点的移动形成线，集线成面，累面成体，直至完成整个盲槽13的增材修复，形成修复体14。
【主权项】
1.一种基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是: ⑴采用着色检查法确定裂纹等穿透性损伤的分布及走向，并采用轮廓最小包络法规则化打磨损伤区域； ⑵采用硬质合金旋转锉进行打磨处理，形成形状相对规则化的贯通槽； (3)脉冲焊接坡口的优化打磨:对贯通槽坡口进行优化打磨，坡口的角度控制在30°?60°之间； ⑷贯通槽及其坡口的清洗； (5)贯通槽的脉冲焊接搭桥修复； (6)搭桥焊接修复体的打磨和清洗； (7)损伤结构的激光增材修复:贯通槽底部已形成搭桥焊接修复体，待修复结构为盲槽形，完成整个盲槽的激光增材修复，实现损伤结构的三维成形修复。2.根椐权利要求1所述的基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是:在修复之前采用采用着色检查法确定裂纹等穿透性损伤的分布及走向，并采用轮廓最小包络法规则化打磨损伤区域。3.根椐权利要求1所述的基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是:采用硬质合金旋转锉进行打磨处理，形成形状相对规则化的贯通槽，边打磨边着色检查，直至完全打磨去除裂纹等穿透性损伤。4.根椐权利要求1所述的基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是:脉冲焊接坡口的优化打磨:对贯通槽坡口进行优化打磨，坡口的角度控制在30°?60°之间。5.根椐权利要求1所述的基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是:采用精密脉冲焊机，人工操作焊枪对贯通槽进行搭桥焊接，形成承接激光修复熔池的搭桥焊接修复体，厚度控制在Imm以上。6.根椐权利要求1所述的基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是:采用硬质合金旋转锉对搭桥焊接修复体进行打磨，去除表面氧化层，使搭桥焊接修复体表面平整;并采用丙酮将搭桥焊接修复体清洗干净，去除表面油污。7.根椐权利要求1所述的基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是:在搭桥焊接修复体的基础上，根据待修复结构的三维模型，结合不同材料特性，规划合适的扫描路径并匹配合理的修复参数，采用激光增材修复装备对待修复结构进行三维成形修复。8.根椐权利要求1所述的基于脉冲焊接和激光增材修复的薄壁零部件复合修复方法，其特征是:采用精密脉冲焊机实现贯通槽的搭桥焊接，并采用激光修复装备实现待修复结构的三维成形修复。
【文档编号】B23P6/00GK105904151SQ201610346139
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】卞宏友, 翟泉星, 杨光, 王维, 钦兰云, 王伟, 尚纯
【申请人】沈阳航空航天大学