修复大型风扇机匣焊接组件静子叶片损伤面的方法
【专利摘要】本发明提出的一种修复大型风扇机匣焊接组件静子叶片异物损伤面的方法，旨在提供一种修复成本低、周期短的修复方法，本发明通过下述技术方案予以实现：首先打磨去除异物损伤缺陷，再将零件装入气氛手套箱中，抽真空，抽真空后充入氩气进行清洗；然后针对打磨部位的复杂型面进行路径规划，路径规划采用短距离Z字形熔覆路径；采用配有气氛手套箱和多自由度机器人六轴机械手激光熔覆设备，对零件打磨区域进行激光熔覆；熔覆过程中，用粒度为?100～+325目的钛合金熔覆粉末，采用300W～500W激光熔覆功率，离焦量为4～6mm，送粉量为5～8g/min，层高为0.2～0.5mm/的覆工艺参数，按单层递减量为30W的递减模式对每层熔覆粉末进行激光熔。
【专利说明】
修复大型风扇机匣焊接组件静子叶片损伤面的方法
技术领域
[0001]本发明属于航空发动机维修领域。主要涉及一种航空发动机100mm以上大型风扇机匣焊接组件静子叶片异物损伤的修复方法。
技术背景
[0002]航空发动机风扇机匣焊接组件静子叶片是压气机中的重要部件之一，起着整流扩压，提高发动机效率的作用。其长时间受到气流冲刷及承受被异物打伤的风险。机匣焊接组合件属于大型薄壁机匣，结构较为复杂，机匣内部有多道凹槽，槽体侧面有U型槽，外侧焊接多个凸台，前、后安装边钻有孔。图1所示大型机匣和薄壁机匣在加工中面临的最重要的问题就是加工中侧壁及前、后安装边容易引起变形;零件在焊接之后同样也会引起变形。机匣的内部布有多道异型环槽，且尺寸较小、精度较高。机匣材料硬度较大、加工困难，故障率高。主要损伤模式为异物打伤。由于叶片与机匣焊接为一体，外径最大尺寸达到1000mm，该静子叶片材料为钛合金TC4，损伤处处主要在叶片进气边，进气边属于复杂空间曲面构造，相邻叶片距离小于50mm，且叶片厚度最薄处约0.5mm，常规氩弧焊不能在焊接过程中实时调整热量输入，难以实现空间曲面焊接，且焊接过程中出现咬边等现象。针对复杂空间曲面构造的静子叶片的仿形修复，国内外主要采用激光熔覆技术，目前国内外公开报道的压气机叶片的修理主要针对单个叶片的修理，尚无公开报道航空发动机大型风扇机匣焊接组件静子叶片异物打伤的修理。大型风扇机匣焊接组件静子叶片修理同单个叶片修理具有如下不同:第一，大型风扇机匣焊接组件静子叶片修理，需要制定特定尺寸的气氛保护箱，实现在气氛保护下进行激光熔覆;第二，大型风扇机匣焊接组件静子叶片相对位置已经固定，有些部位可达性差，需要具有多自由度的激光熔覆设备材料实现熔覆。因此，传统单轴或三轴控制系统的激光熔覆设备难以实现大型风扇机匣焊接组件的激光熔覆。
【发明内容】
[0003]本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种修复成本低、周期短，修复大型风扇机匣焊接组件静子叶片异物打伤的方法。
[0004]本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种修复大型风扇机匣焊接组件静子叶片异物损伤面的方法，其特征在于包括如下步骤:首先采用手工打磨去除异物损伤部位进行打磨以去除氧化物，再将上述去除异物损伤部位的零件装入气氛手套箱中，开启手套箱的抽气设备，抽真空，当手套箱中的氧含量小于1ppm后停止抽真空，充入至少I个大气压的氩气，采用氩气进行清洗;然后针对打磨部位的复杂型面进行路径规划，路径规划采用短距离Z字形熔覆路径;采用配有气氛手套箱和多自由度机器人六轴机械手激光熔覆设备，对零件打磨区域进行激光熔覆;熔覆过程中，用粒度为-100?+325目的钛合金熔覆粉末，采用300W?500W激光熔覆功率，离焦量为4mm?6mm，送粉量为g/min 5?8g/min，扫描速度为35mm/s?5mm/s，熔覆的单层高度为0.2mm?0.5mm/层，搭接率为40 %?60 %熔覆工艺参数，按单层递减量为30W的递减模式进行逐层熔覆。
[0005]本发明中的层指的是在垂直于基体方向上单道熔覆的高度。
[0006]本发明采用缺陷打磨—抽真空—路径规划—激光熔覆—手工打磨的修复流程，对发动机焊接组件静子机匣的静子叶片进行修复，修复成本低、周期短。按单层递减量为30W的递减模式逐层熔覆，通过使用小能量输入的激光熔覆和多自由度机器人，有效避免了在常规修理方式中出现的咬边、性能差、修复可达性差等问题，大大提高了焊接组件静子叶片的修理能力，合格率达到95 %以上，修理成本低、周期短。
[0007]本发明可广泛应用于TC4钛合金航空发动机焊接组件静子叶片的修理。
【附图说明】
[0008]图1是大型风扇机匣焊接组件静子叶片的断面结构示意图。
[0009]图中:1为静子叶片，2为机匣外环，3为机匣内环。
【具体实施方式】
[0010]在以下描述的实施例中，针对经检查航空发动机焊接组件静子机匣的静子叶片，有5片为进气边损伤，共11处损伤，超过故检要求，可能报废的实例。根据本发明，按缺陷打磨—抽真空—路径规划—激光熔覆—手工打磨的修复流程，首先采用手工打磨去除异物损伤部位，再将上述去除异物损伤部位的零件装入气氛手套箱中，开启手套箱的抽气设备，抽真空，当手套箱中的氧含量小于1ppm后停止抽真空，然后充入I个大气压的氩气，采用氩气进行清洗;采用采用配有气氛手套箱和六轴机械手多自由度机器人激光熔覆设备，对叶片打磨部位的复杂型面进行路径规划，路径规划采用短距离Z字形熔覆路径，以降低熔覆层的热应力;对零件打磨区域进行激光熔覆，熔覆粉末为钛合金TC4粉末，粒度为(-100?+325)目。熔覆工艺参数:激光熔覆的功率为(300?500)W，离焦量为(4?6)mm，送粉量为(5?8)g/1^11，扫描速度为(3?5)111111/8，熔覆的单层高度为(0.2?0.5)111111/层，搭接率为(40?60)%。熔覆过程中，每层的功率实行递减模式，单层递减量为30W。手工打磨熔覆表面，满足表面粗糙度不低于Ra0.5 ο修理后经过荧光检查后无裂纹，满足修理要求。
【主权项】
1.一种修复大型风扇机匣焊接组件静子叶片异物损伤面的方法，其特征在于包括如下步骤:首先采用手工打磨去除异物损伤部位进行打磨以去除氧化物，再将上述去除异物损伤部位的零件装入气氛手套箱中，开启手套箱的抽气设备，抽真空，当手套箱中的氧含量小于1ppm后停止抽真空，充入至少I个大气压的氩气，采用氩气进行清洗;然后针对打磨部位的复杂型面进行路径规划，路径规划采用短距离Z字形熔覆路径;采用配有气氛手套箱和多自由度机器人六轴机械手激光熔覆设备，对零件打磨区域进行激光熔覆;熔覆过程中，用粒度为-100?+325目的钛合金熔覆粉末，采用300W?500W激光熔覆功率，离焦量为4mm?6mm，送粉量为g/min 5?8g/min，扫描速度为35mm/s?5mm/s，恪覆的单层高度为0.2mm?0.5mm/层，搭接率为40 %?60 %熔覆工艺参数，按单层递减量为30W的递减模式进行逐层熔覆。2.如权利要求1所述的修复大型风扇机匣焊接组件静子叶片异物损伤面的方法，其特征在于:按缺陷打磨—抽真空—路径规划—激光熔覆—手工打磨的修复流程，对大型风扇机匣焊接组件静子叶片异物损伤面进行修复。
【文档编号】C23C24/10GK106048597SQ201610464947
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】郭双全, 罗奎林, 刘瑞, 何勇, 张铀
【申请人】中国人民解放军第五七九工厂, 中国人民解放军第五七一九工厂