CN105728877A - 激光焊接修复扭力筒的方法 - Google Patents

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许照鹏
王林
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Abstract

一种激光焊接修复扭力筒的方法，整个修复过程在常温下即可完成，修复时只需要一台专用的激光熔覆焊设备，是一种修复金属零件表面损伤和缺陷的省时省力、效率高、成本低的新型工艺方法。本发明经激光加工后的激光熔覆层组织由底层、中间层及表面层组成，底层具有与零件基体浸润性好、结合强度高等特点。中间层具有强度、硬度和抗裂性能好等优点，面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀等性能，使强化及修复后的部件在安全和使用性能上更加有保障，适用于Honeywell公司生产的B737系列飞机的刹车装置2606672?4、2612302?1、2612312?1上的扭力筒焊接修复。

Description

激光焊接修复扭力筒的方法
技术领域
本发明涉及激光焊接领域，具体是一种扭力筒激光焊接修复方法。
背景技术
在维修Honeywell公司生产的B737系列飞机的刹车装置2606672-4、2612302-1和2612312-1过程中，其受力零件扭力筒产生的缺陷主要为传力凸键磨损、背盘表面裂纹等，刹车装置相关的CMM维修手册中提供的修理方法使用现有氩弧焊堆焊技术，首先对表面裂纹部位打磨掉裂纹后，采用电焊或气焊法把金属熔化并堆积在裂纹区域，最后将焊接面打磨光滑并恢复原来形状。但扭力筒在氩弧焊修复过程中，零件不可避免的要受到加热时间长、加热区域大和温度不均匀等因素的影响，使零件焊接部位和邻近区域容易产生热变形和应力集中等现象，严重时还会出现孔洞、夹渣和裂纹等缺陷，甚至因此导致扭力筒报废。
由于扭力筒是主要受力零件，在氩弧焊修复时，必须尽可能消除在焊接部位和邻近区域受到热变形和应力集中等因素的影响，防止出现孔洞、夹渣、裂纹等缺陷。因此，扭力筒在焊接前要先预加热到一定温度，并在焊接中要保持这个温度，焊完后还要保温一定时间进行热处理。这样就使得整个焊接修复过程很复杂，时间很冗长，对场地和设备的要求也很高。现有焊接方法中已有焊前预热，焊接中保温，焊接完成后再保温一定的时间的技术。现有焊接技术中因工件材料、焊接材料及焊接电流等不同，焊接中技术要求均不相同。
发明内容
为了提高扭力筒焊接修复的质量和工作效率，防止因焊接缺陷而造成扭力筒报废，本发明提出一种激光焊接修复扭力筒的方法。
本发明具体过程是：
步骤1，打磨待修复部位。
步骤2，清洗待修复部位。
步骤3，预热。将扭力筒放入干燥箱加热至260～316℃，保温2h。
步骤4，调光。将经过预热的扭力筒安装到焊接机上，按下述工艺要求进行调光：透镜焦距200～280mm，离焦量：-8～+8mm。
步骤5，焊接。通过气流，以50g/min的送粉速度，将与扭力筒基体材料相同的金属粉末堆放在待修复部位。同时用激光束将放置在待修复部位的金属粉末完全熔化。激光束扫描完成后，焊接部位凝固，获得与扭力筒基体冶金结合的致密熔覆层。
焊接的工艺参数为：焊接电流：140～190A；脉宽：4～8ms；频率：10～18Hz；扫描速度：300mm/min；光斑尺寸：1.0～1.5mm
焊接所用金属粉末的用量根据扭力筒缺损体积初步确定，1cm3缺损需要8g～9g金属粉末。
步骤6，保温。将扭力筒放入干燥箱加热至482～538℃，保温时间：2～3h，出炉温度＜50℃，自然冷却至室温，以消除焊接应力。
步骤7，表面检测。
步骤8，磁粉探伤检查。采用常规方法对涂覆部位进行磁粉探伤检查，不得有裂纹。
步骤9，打磨。磁粉探伤检查后，对焊接部位进行打磨，去除焊渣和多余的熔覆物，至此，完成了对扭力筒的焊接修复。
本发明适用于Honeywell公司生产的B737系列飞机的刹车装置2606672-4、2612302-1、2612312-1上的扭力筒焊接修复。
激光焊接修复工艺又称为激光表面熔覆修复工艺，整个修复过程在常温下即可完成，修复时只需要一台专用的激光熔覆焊设备，是一种修复金属零件表面损伤和缺陷的省时省力、效率高、成本低的新型工艺方法。
采用常规氩弧焊的工艺方法焊接修复扭力筒时，在焊接前要对扭力筒进行预加热，Honeywell公司的标准施工手册上规定的预加热温度为(260℃～316℃)，需保温2h。因此，在扭力筒焊接时需要专门的加热炉和耐高温的自动焊接设备(在预加热的高温条件下采用手工焊接时无法实现的)，对场地和设备的要求很高。另外，焊接完成后，还要通过加热保温来消除扭力筒的焊接应力。Honeywell公司的标准施工手册上规定加热到温度(482℃～538℃)，保温2小时来消除焊接应力。由于扭力筒的整个焊接修复过程包括准备的时间较长，整个焊接过程中若设备参数设置或温度控制不严，就可能使焊接的零件出现一些缺陷，影响焊接质量。
采用激光焊接修复工艺方法焊接修复扭力筒时，首先将需要焊接的扭力筒焊接部位清理干净，然后利用大功率能量激光束聚集能量极高的特点，瞬间将被加工零件缺陷处微熔，同时使零件缺陷处预置或激光束同步自动送置的与零件材料相同的金属粉末完全熔化。激光束扫描后快速凝固，获得与零件基体冶金结合的致密熔覆层。焊接完成后，对焊接部位进行打磨，去除焊渣和多余的熔覆物，使焊接部位与未焊接邻近区域相衔接，达到相同的尺寸和光滑程度。
由于激光焊接的加热是瞬间完成的，零件受热影响区极少，热变形、应力集中的影响还未形成温度就降下来了，不会出现孔洞、夹渣、裂纹等缺陷。激光加工后的激光熔覆层组织由底层、中间层及表面层组成，底层具有与零件基体浸润性好、结合强度高等特点。中间层具有强度、硬度和抗裂性能好等优点，面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀等性能，使强化及修复后的部件在安全和使用性能上更加有保障。扭力筒磨损部位的焊接修复过程示意图见图1～图3。
附图说明
图1是磨损的扭力筒传力凸键；
图2是本发明修复的扭力筒传力凸键；
图3是图2的正视图；
图4是经本发明修复并打磨光滑后的扭力筒传力凸键；图中1所指示的位置为氩弧焊焊接后形成的凹坑；
图5是本发明的流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种采用激光焊接修复扭力筒传力凸键的方法，具体过程是：
步骤1，打磨修复部位。使用打磨机、抛光砂纸，对待修复部位进行打磨。
步骤2，清洗待修复部位。清洗扭力筒损伤部位的油污、粉尘。首先用汽油对损伤部位及周边区域进行去油，然后用丙酮再进行两次清洗。
步骤3，预热。将扭力筒放入干燥箱加热至260～316℃，保温2h。本实施例中，扭力筒加热至260℃。
步骤4，调光。将经过预热的扭力筒安装到焊接机上，按下述工艺要求进行调光：透镜焦距200～280mm，离焦量：-8～+8mm。本实施例中，透镜焦距200mm，离焦量：-5mm。
步骤5，焊接。首先设置数控多功能加工机参数：焊接电流：140～190A；脉宽：4～8ms；频率：10～18Hz；扫描速度：300mm/min；光斑尺寸：1.0～1.5mm；根据扭力筒缺损体积初步确定金属粉末的质量，通常1cm3缺损需要8g-9g的与扭力筒基体材料相同的金属粉末。通过气流，以50g/min的送粉速度，将与扭力筒基体材料相同的金属粉末堆放在待修复部位。同时用焊接机产生的激光束将放置在待修复部位的金属粉末完全熔化。激光束扫描完成后，焊接部位凝固，获得与扭力筒基体冶金结合的致密熔覆层。本实施例中，焊接电流；140A；脉宽：4ms；频率：10Hz；光斑尺寸：1.0mm。
步骤6，保温。将扭力筒放入干燥箱加热至482～538℃，保温时间：2～3h，出炉温度＜50℃，自然冷却至室温，以消除焊接应力。本实施例中，加热至482℃，保温时间：2.5h，出炉温度为30℃。
步骤7，表面检测。检测涂覆部位表面硬度值应≥HRc28、修复处表面外观质量同周边表面，涂覆表面着色探伤不得有裂纹。
步骤8，磁粉探伤检查。采用常规方法对涂覆部位进行磁粉探伤检查，不得有裂纹。
步骤9，打磨。磁粉探伤检查后，对焊接部位进行打磨，去除焊渣和多余的熔覆物，使焊接部位与未焊接邻近区域相衔接，达到相同的尺寸和光滑程度。
本发明还提出5个实施例，并且实施例的工艺过程均与实施例1的工艺过程相同。各实施例的工艺参数如下表所示：
各实施例的工艺参数

Claims (3)

1.一种激光焊接修复扭力筒的方法，其特征在于，具体过程是：
步骤1，打磨待修复部位；
步骤2，清洗待修复部位；
步骤3，预热；将扭力筒放入干燥箱加热至260～316℃，保温2h；
步骤4，调光；将经过预热的扭力筒安装到焊接机上，按下述工艺要求进行调光：透镜焦距200～280mm，离焦量：-8～+8mm；
步骤5，焊接；通过气流，以50g/min的送粉速度，将与扭力筒基体材料相同的金属粉末堆放在待修复部位；同时用激光束将放置在待修复部位的金属粉末完全熔化；激光束扫描完成后，焊接部位凝固，获得与扭力筒基体冶金结合的致密熔覆层；
步骤6，保温；将扭力筒放入干燥箱加热至482～538℃，保温时间：2～3h，出炉温度＜50℃，自然冷却至室温，以消除焊接应力；
步骤7，表面检测；
步骤8，磁粉探伤检查；采用常规方法对涂覆部位进行磁粉探伤检查，不得有裂纹；
步骤9，打磨；对焊接部位进行打磨，去除焊渣和多余的熔覆物；至此，完成了对扭力筒的焊接修复。
2.如权利要求1所述激光焊接修复扭力筒的方法，其特征在于，焊接的工艺参数为：焊接电流：140～190A；脉宽：4～8ms；频率：10～18Hz；扫描速度：300mm/min；光斑尺寸：1.0～1.5mm。
3.如权利要求1所述激光焊接修复扭力筒的方法，其特征在于，焊接所用金属粉末的用量根据扭力筒缺损体积初步确定，1cm3缺损需要8g～9g金属粉末。
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