CN100546748C - 电子束钎焊修复高温合金叶片的方法 - Google Patents
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Abstract
电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，本发明涉及一种钎焊修复高温合金叶片的方法，它为了解决原有修复高温合金叶片的方法存在修复工艺复杂、修复周期长、钎焊修复时需要整体加热、钎焊工作时在高温停留时间长的问题。该方法通过以下步骤实现：(一)磨去叶片损伤并将损伤处打磨成槽，将钎料或合金粉末与丙酮或市售通用钎焊粘结剂混合成膏状并放入槽中；(二)设定工艺参数并钎焊；(三)当钎料或合金粉末完全熔化时，冷却至室温取出高温合金叶片，高温合金叶片被修复。本发明中电子束钎焊修复高温合金叶片的方法修复工艺简单，修复周期短，一个周期仅需要5min～10min，仅需对损伤的部位加热，修复时叶片在高温停留时间降低到原有方法的0.1～10%。
Description
技术领域
本发明涉及一种钎焊修复高温合金叶片的方法。
背景技术
性能优异但价格十分昂贵的高温合金叶片能在600℃～1100℃的高温环境中长时间工作并具有良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的抗疲劳性能和较高的断裂韧性等优异性能，但由于叶片长时间工作受到磨损、冲击、高温燃气和冷热疲劳等作用，会产生裂纹、腐蚀和磨损等缺陷，致使大量叶片报废；采用高温合金叶片修理技术，修复叶片表面以及内部的缺陷，恢复甚至增强其原有的性能等，这都将大大延长发动机的使用周期，有效提高其经济性。但原有修复高温合金叶片的方法存在修复工艺复杂，修复周期长，一个周期需要5h～20h，钎焊修复时需要整体加热，能量损耗大，钎焊工作时在高温停留时间长，需要0.5h～10h的问题。
发明内容
本发明是为了解决原有修复高温合金叶片的方法存在修复工艺复杂、修复周期长、钎焊修复时需要整体加热、钎焊工作时在高温停留时间长的问题，而提出的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法。该方法通过以下步骤实现：(一)用打磨机以2500～3500转/分钟的速度磨去所要修复高温合金叶片上损伤的60～100％并将损伤处打磨成槽，将与叶片母材的润湿角为0～90°的80目～800目的钎料或合金粉末与质量浓度为95～99.5％的丙酮或市售通用钎焊粘结剂混合成膏状，将膏状混合物放入打磨出的槽中并将槽填满；(二)静置1～5分钟，将要修复的高温合金叶片放入真空室内，抽真空使真空室内的真空度为4.50×10-2Pa～5.30×10-2Pa，在电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为100～150mm、束流输入方式为下散焦加扫描、扫描频率为500～1000Hz、加速电压为55～60kV、聚焦电流为1500～2700mA、温度增加速度为5～100℃/s、扫描振幅为VX＝0～30、VY＝0～30和电子束扫描轨迹为函数波形轨迹的条件下对高温合金叶片损伤部位进行钎焊；(三)当钎料或合金粉末完全熔化时，以5～100℃/s的速度进行降温，当温度降低到室温时取出高温合金叶片，高温合金叶片被修复。本发明中电子束钎焊修复高温合金叶片的方法是以精确可控的电子束作为热源，采用局部加热的方法熔化钎料或金属粉，本发明通过控制电子束聚焦电流和束流的焊接参数，使叶片的温度场更加均匀，减小温度梯度和热应力的作用，避免了热裂纹和气孔等缺陷的产生。本发明中电子束钎焊修复高温合金叶片的方法修复工艺简单，修复周期短，一个周期仅需要5min～10min，仅需对损伤的部位加热，修复时叶片在高温停留时间降低到原有方法的0.1～10％。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于该方法通过以下步骤实现：(一)用打磨机以2500～3500转/分钟的速度磨去所要修复高温合金叶片上损伤的60～100％并将损伤处打磨成槽，将与叶片母材的润湿角为0～90°的80目～800目的钎料或合金粉末与质量浓度为95～99.5％的丙酮或市售通用钎焊粘结剂混合成膏状，将膏状混合物放入打磨出的槽中并将槽填满；(二)静置1～5分钟，将要修复的高温合金叶片放入真空室内，抽真空使真空室内的真空度为4.50×10-2Pa～5.30×10-2Pa，在电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为100～150mm、束流输入方式为下散焦加扫描、扫描频率为500～1000Hz、加速电压为55～60kV、聚焦电流为1500～2700mA、温度增加速度为5～100℃/s、扫描振幅为VX＝0～30、VY＝0～30和电子束扫描轨迹为函数波形轨迹的条件下对高温合金叶片损伤部位进行钎焊；(三)当钎料或合金粉末完全熔化时，以5～100℃/s的速度进行降温，当温度降低到室温时取出高温合金叶片，高温合金叶片被修复。
本实施方式尤其适用于航空发动机高温叶片的修复。
本实施方式中电子束钎焊修复高温合金叶片的方法修复工艺简单，修复周期短，一个周期仅需要5min～10min，仅需对损伤的部位加热，修复时叶片在高温停留时间降低到原有方法的0.1～10％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(一)高温合金叶片为航空发动机叶片、涡轮工作叶片或导向叶片；钎料为镍基钎料中的BNi-1钎料、BNi-2钎料、BNi-3钎料、BNi-4钎料、BNi-5钎料、BNi-6钎料、BNi-7钎料、BNi-8钎料、B пp 24、Bпp 27或B пp11中的一种或钴基钎料中的BCo-1钎料，合金粉末为镍基合金粉ZX.Ni17或钴基合金粉ZX.Co55。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(一)中用打磨机以2800～3200转/分钟的速度磨去所要修复高温合金叶片上损伤的70～90％并将损伤处打磨成槽。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(一)中将与叶片母材的润湿角为5～88°的150目～700目的钎料或合金粉末与质量浓度为95～99.5％的丙酮或市售通用钎焊粘结剂混合成膏状。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(一)中将与叶片母材的润湿角为35°的100目～650目的钎料或合金粉末与质量浓度为96～99％的丙酮或市售通用钎焊粘结剂混合成膏状。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于(一)中将与叶片母材的润湿角为35°的600目的钎料或合金粉末与质量浓度为99％的丙酮混合成膏状。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中抽真空使真空室内的真空度为5.25×10-2Pa。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中函数波形轨迹为三角形轨迹。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中函数波形轨迹为圆形轨迹。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中函数波形轨迹为混合形轨迹。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中函数波形轨迹为方形轨迹。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为110～145mm。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为135mm。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中扫描频率为550～950Hz。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中扫描频率为800Hz。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中工作电流为1900～2600mA。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中工作电流为2400mA。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中温度增加速度为10～95℃/s。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中温度增加速度为20℃/s。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中温度增加速度为40℃/s。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中温度增加速度为60℃/s。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中温度增加速度为80℃/s。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中束流输入方式为下散焦加扫描、扫描振幅为VX＝8～24、VY＝8～24。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中束流输入方式为下散焦加扫描、扫描振幅为VX＝12、VY＝12。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中在电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为120～140mm、束流输入方式为下散焦加扫描、扫描频率为600～900Hz、加速电压为56～59kV、聚焦电流为2000～2500mA、温度增加速度为20～90℃/s、扫描振幅为VX＝5～25、VY＝5～25和电子束扫描轨迹为函数波形轨迹中的圆形轨迹的条件下对高温合金叶片损伤部位进行钎焊。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(二)中在电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为125mm、束流输入方式为下散焦加扫描、扫描频率为1000Hz、加速电压为55kV、聚焦电流为1790mA、温度增加速度为80℃/s、扫描振幅为VX＝10、VY＝10和电子束扫描轨迹为函数波形轨迹中的方形轨迹的条件下对高温合金叶片损伤部位进行钎焊。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十七：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(三)中当钎料或合金粉末完全熔化时，以20～80℃/s的速度进行降温。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十八：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(三)中当钎料或合金粉末完全熔化时，以60℃/s的速度进行降温。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十九：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤(三)中当钎料或合金粉末完全熔化时，以40℃/s的速度进行降温。其它步骤与具体实施方式一相同。
Claims (10)
1、电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于电子束钎焊修复高温合金叶片的方法通过以下步骤实现：一、用打磨机以2500～3500转/分钟的速度磨去所要修复高温合金叶片上损伤的60～100％并将损伤处打磨成槽，将与叶片母材的润湿角为0～90°的80目～800目的钎料或合金粉末与质量浓度为95～99.5％的丙酮或市售通用钎焊粘结剂混合成膏状，将膏状混合物放入打磨出的槽中并将槽填满；二、静置1～5分钟，将要修复的高温合金叶片放入真空室内，抽真空使真空室内的真空度为4.50×10-2Pa～5.30×10-2Pa，在电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为100～150mm、束流输入方式为下散焦加扫描、扫描频率为500～1000Hz、加速电压为55～60kV、聚焦电流为1500～2700mA、温度增加速度为5～100℃/s、扫描振幅为VX＝0～30、VY＝0～30和电子束扫描轨迹为函数波形轨迹的条件下对高温合金叶片损伤部位进行钎焊；三、当钎料或合金粉末完全熔化时，以5～100℃/s的速度进行降温，当温度降低到室温时取出高温合金叶片，高温合金叶片被修复。
2、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤一中高温合金叶片为航空发动机叶片、涡轮工作叶片或导向叶片；钎料为镍基钎料中的BNi-1钎料、BNi-2钎料、BNi-3钎料、BNi-4钎料、BNi-5钎料、BNi-6钎料、BNi-7钎料或BNi-8钎料中的一种或钴基钎料中的BCo-1钎料，合金粉末为镍基合金粉ZX.Ni17或钴基合金粉ZX.Co55。
3、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤一中磨去所要修复高温合金叶片上损伤的70～90％并将损伤处打磨成槽。
4、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤一中将与叶片母材的润湿角为5～88°的150目～700目的钎料或合金粉末与质量浓度为95～99.5％的丙酮或市售通用钎焊粘结剂混合成膏状。
5、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤一中将与叶片母材的润湿角为35°的600目的钎料或合金粉末与质量浓度为99％的丙酮混合成膏状。
6、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤二.中抽真空使真空室内的真空度为5.25×10-2Pa。
7、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤二中函数波形轨迹为三角形轨迹。
8、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤二中在电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为120～140mm、束流输入方式为下散焦加扫描、扫描频率为600～900Hz、加速电压为56～59kV、聚焦电流为2000～2500mA、温度增加速度为20～90℃/s、扫描振幅为VX＝5～25、VY＝5～25和电子束扫描轨迹为函数波形轨迹中的圆形轨迹的条件下对高温合金叶片损伤部位进行钎焊。
9、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤二中在电子枪与所要修复损伤部位的工作距离为125mm、束流输入方式为下散焦加扫描、扫描频率为1000Hz、加速电压为55kV、聚焦电流为1790mA、温度增加速度为80℃/s、扫描振幅为VX＝10、VY＝10和电子束扫描轨迹为函数波形轨迹中的方形轨迹的条件下对高温合金叶片损伤部位进行钎焊。
10、根据权利要求1所述的电子束钎焊修复高温合金叶片的方法，其特征在于步骤三中当钎料或合金粉末完全熔化时，以20～80℃/s的速度进行降温。
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