CN110977106A - 一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法 - Google Patents

Abstract

一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，属于钛合金风扇机匣裂纹故障修理技术领域。所述钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，包括如下步骤：确定待补焊区域、焊前清理、抛光待补焊区域、氩弧焊补焊，用氩弧焊机对待补焊区域进行氩弧焊补焊、焊接完成后，对补焊后的焊缝外观检查、焊接完成后打磨，打磨补焊后的焊缝至圆滑转接、超声振动去除应力，采用超声波冲击装置对补焊后的焊缝正面冲击、对补焊后的焊缝进行荧光检查和对补焊后的焊缝进行X光检查。所述钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，提高了补焊修理前焊缝裂纹清理效率和质量，高效高质量地修复钛合金风扇机匣裂纹故障，延长钛合金风扇机匣的使用寿命，降低修理成本。

Description

一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法

技术领域

本发明涉及钛合金风扇机匣裂纹故障修理技术领域，特别涉及一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法。

背景技术

风扇一-三级机匣是由静子机匣、静子内环、静子叶片、孔探安装座、静压接嘴等零件组成，静子机匣与静子叶片、静子叶片与静子内环、静子机匣与孔探仪座、静压接嘴的主要连接方式均采用焊接的方式来连接的，由于机匣结构存在焊缝数量较多及应力较大，在使用1个寿命后，会出现静子机匣上孔探仪处焊缝或叶片缘板的裂纹故障，该零件焊缝裂纹故障由外厂进行修理，零件周转时间长，而且修复合格率不高，严重影响发动机大修周期和修理成本。

按修理标准，同一处焊缝最多允许2次补焊修理，由于风扇机匣修理件为净尺寸零件，装配结构尺寸精度高，技术条件严格，焊接修理前的裂纹清理质量是影响焊接修理质量的最关键因素之一，尤其是钛合金材料裂纹补焊常常由于补焊前裂纹区域清理不彻底，使补焊失败或次数超出标准，导致修理机匣报废，增加了修理成本。传统的焊接修理前，清理裂纹工艺，一般是打磨焊缝裂纹，清除裂纹缺陷，检验清理质量一般采用将零件运送到检验场地进行X光检查或着色检查或荧光检查，发现未清理掉的缺陷，需进行多次打磨清理和清理质量检查，由于清理质量检查需要更换场地或使用检测设备，检测程序复杂，效率较低，极不便于现场修理施工和质量控制，一次焊接修理合格率低，存在较大超出焊接标准焊接修理次数的风险。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，提高了补焊修理前焊缝裂纹清理效率和质量，高效高质量地修复钛合金风扇机匣裂纹故障，延长钛合金风扇机匣的使用寿命，降低修理成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，包括如下步骤：

S1、确定待补焊区域；

S2、焊前清理，对待补焊区域的裂纹进行打磨，打磨至裂纹底部并呈金属光泽，标记打磨处，在打磨处涂上荧光渗透液和显影剂，通过便捷式荧光手电检查裂纹是否完全清除，如果裂纹没有完全清除，继续对裂纹进行打磨，然后再通过便捷式荧光手电检查，重复进行，直到裂纹完全清除；如果裂纹已经完全清除，清理待补焊区域的荧光液和显影剂；

S3、抛光待补焊区域；

S4、氩弧焊补焊，用氩弧焊机对待补焊区域进行氩弧焊补焊；

S5、焊接完成后，对补焊后的焊缝外观检查；

S6、焊接完成后打磨，打磨补焊后的焊缝至圆滑转接；

S7、超声振动去除应力，采用超声波冲击装置对补焊后的焊缝正面冲击；

S8、对补焊后的焊缝进行荧光检查；

S9、对补焊后的焊缝进行X光检查。

所述步骤S1中，通过荧光检查和X光检查确定风扇机匣焊缝裂纹位置和范围，并标记，得到待补焊区域。

所述步骤S3中，采用不锈钢丝旋转刷抛光打磨待补焊区域，并擦拭待补焊区域和焊丝，去除杂质及氧化物。

所述步骤S4中，氩弧焊补焊的焊接参数如下：电流种类：直流、正极性；电流强度：70A；氩气流量：焊枪12L/min，背面9L/min；电极：WCe20；焊料：钛合金。

所述步骤S5中，如果整个补焊后的焊缝呈银白色，形貌规则，未见明显的缺陷，则焊缝外观检查合格；如果焊缝颜色为金紫色或者深蓝色，或者热影响区为深蓝色，则焊缝外观检查不合格，采用砂轮和/或硬质合金旋转锉对打磨掉焊缝不合格区域，重新进行补焊。

所述步骤S7中，超声波冲击装置对补焊后的焊缝正面冲击的具体范围为：焊缝中心线两侧且距焊缝中心线10-15mm的区域范围内。

所述步骤S8中，如果荧光检查补焊后的焊缝有裂纹，重复步骤S3至S8重新进行补焊；如果荧光检查补焊后的焊缝无裂纹，继续进行步骤S9。

所述步骤S9中，如果X光检查补焊后的焊缝有裂纹，重复步骤S3至S8重新进行补焊；如果X光检查补焊后的焊缝无裂纹，补焊完成。

在所述步骤S2之前进行补焊前测量，采用三坐标测量机测量风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度，并记录；并且，在步骤S9之后进行补焊后测量，采用三坐标测量机测量风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度，并分别与补焊前测量的测量值对比，如果补焊前后测量值的变化小于等于0.1mm，则补焊完成；如果风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度中任意一个的测量值在补焊前后的变化大于0.1mm，零件报废。

同一个所述待补焊区域的补焊次数最多为2次。

本发明的有益效果：

1)本发明解决了钛合金风扇机匣裂纹焊接修理质量和效率问题，使修复后的钛合金风扇机匣满足发动机装配使用及寿命要求；并且，钛合金风扇机匣裂纹补焊前清理工艺与检验同步进行，提高了补焊修理前焊缝裂纹清理效率和质量，高效高质量成功修复钛合金风扇机匣裂纹故障，再次复活钛合金风扇机匣使用，延长零件使用寿命，降低修理成本；

2)本发明应用于钛合金风扇机匣裂纹补焊修理工艺中，能够高质量完成钛合金风扇机匣裂纹补焊修理，并且可推广应用于钛合金材料裂纹焊接修理工艺，提高钛合金材料裂纹焊接修理质量；

3)本发明的焊前清理方法，采用荧光检查裂纹故障缺陷灵敏度高，可以高质量控制清除缺陷的质量；在现场采用硬质合金旋转锉打磨清除焊缝裂纹处缺陷，结合现场荧光检查方案，即将焊缝裂纹故障处涂上荧光渗透液及显影剂，应用便携式荧光手电精准确定裂纹范围，一边打磨清除缺陷，一边应用荧光手电检查缺陷清除情况，直至荧光检查无缺陷后，用清洗剂和白色绢布蘸无水乙醇清理荧光渗透液和显影剂直至待补焊区域清洁干净，完成焊前清理，再进行补焊修理，减少检查工序周转，大大提高工作效率，避免周转运输过程中其它影响清理质量问题的机率，能够确保一次焊接修理质量，解决风扇机匣裂纹修理技术难题，降低大修成本。

本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

为了解决现有技术存在的问题，如图1所示，本发明实施例提供了一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，提高了补焊修理前焊缝裂纹清理效率和质量，高效高质量地修复钛合金风扇机匣裂纹故障，延长钛合金风扇机匣的使用寿命，降低修理成本。

如图1所示，一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，包括如下步骤：

S1、确定待补焊区域，具体方式为：通过荧光检查和X光检查确定风扇机匣焊缝裂纹位置和范围，并标记，得到待补焊区域。

补焊前测量，采用三坐标测量机测量风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度，并记录。

S2、焊前清理，对待补焊区域的裂纹进行打磨，打磨至裂纹底部并呈金属光泽，用记号笔标记打磨处，在打磨处涂上荧光渗透液和显影剂，通过便捷式荧光手电检查裂纹是否完全清除，如果裂纹没有完全清除，继续对裂纹进行打磨，然后再通过便捷式荧光手电检查，重复进行，直到裂纹完全清除；如果裂纹已经完全清除，用清洗剂和白色绢布蘸无水乙醇清理荧光液和显影剂，直至待补焊区域清洁干净，打磨时采用砂轮和/或硬质合金旋转锉对裂纹进行打磨，其中，砂轮采用6寸砂轮，用于打磨裂纹表面，硬质合金旋转锉采用Φ3硬质合金旋转锉，用于打磨裂纹深处，砂轮和硬质合金旋转锉均安装在风钻上进行打磨，风钻型号为Z6-3。

S3、抛光待补焊区域，采用不锈钢丝旋转刷抛光打磨待补焊区域，并用洁净的绢布蘸无水乙醇擦拭待补焊区域和焊丝，去除杂质及氧化物。

S4、氩弧焊补焊，用氩弧焊机对风扇机匣待补焊区域进行氩弧焊补焊，氩弧焊补焊的焊接参数如下：电流种类：直流、正极性；电流强度：70A；氩气流量：焊枪12L/min，背面9L/min；电极：WCe20，Φ2.0；焊料：钛合金，Φ1.0。

S5、焊接完成后，对补焊后的焊缝外观检查，如果整个焊缝呈银白色，形貌规则，未见明显的缺陷，则焊缝外观检查合格，焊缝外观检查合格具体是指，目视检查焊缝没有裂纹、烧穿和未焊透；咬边深度不超过母材厚度的10％，长度不超过焊缝长度的15％；凹陷或缩沟深度不超过母材厚度的10％，长度不超过焊缝长度的20％；表面气孔或夹杂在每100mm焊缝上尺寸不大于1mm，两个相邻的表面气孔或夹杂之间的最小距离不大于最大表面气孔或夹杂尺寸的二倍，表面气孔或夹杂个数不超过2个，0.5mm以下的表面气孔和夹杂不计；焊缝颜色为银白色、淡黄色或深黄色，热影响区为淡黄色、深黄色或金紫色；如果焊缝颜色为金紫色或者深蓝色，或者热影响区为深蓝色，则焊缝外观检查不合格，砂轮和/或硬质合金旋转锉以及风钻将焊缝外观检查不合格的部位打磨掉并用丙酮清洗，重新执行补焊。

S6、焊接完成后打磨，打磨补焊后的焊缝至圆滑转接，具体方式为：在工作台上用风钻和硬质合金旋转锉打磨补焊位置至圆滑转接，其中，风钻型号为Z6-3，硬质合金旋转锉采用Φ3硬质合金旋转锉。

S7、超声振动去除应力，在工作台上采用超声波冲击装置对补焊后的焊缝正面冲击，超声波冲击装置对补焊后的焊缝正面冲击的具体范围为：焊缝中心线两侧且距焊缝中心线10-15mm的区域范围内，超声波冲击装置的型号为HY2050，超声波冲击装置对补焊区域冲击参数如下：冲击振幅空载电流：1.0-1.8A；预压力：100N(枪自重)；冲击速度：300-500mm/min；冲击次数：3次；冲击频率：20KHz。

S8、对补焊后的焊缝进行荧光检查，荧光检查用于检查焊缝表面裂纹，如果荧光检查补焊后的焊缝有裂纹，重复步骤S3至S8重新进行补焊；如果荧光检查补焊后的焊缝无裂纹，继续进行步骤S9。

S9、对补焊后的焊缝进行X光检查，X光检查用于检查焊缝内部裂纹，如果X光检查补焊后的焊缝有裂纹，重复步骤S3至S8重新进行补焊；如果X光检查补焊后的焊缝无裂纹，补焊完成。

补焊后测量，采用三坐标测量机测量风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度，并分别与补焊前测量的测量值对比，如果风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度的测量值在补焊前后的变化小于等于0.1mm，则补焊完成，满足发动机二次装配条件；如果风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度中任意一个测量值在补焊前后的变化大于0.1mm，零件报废。

本发明中，在整个补焊过程中，同一个待补焊区域的补焊次数最多为2次，只要补焊超过2次只能报废，不能在继续补焊。依据钛合金风扇机匣裂纹特征，焊缝裂纹修理的主要工艺流程：氩弧焊前准备→焊前清理→荧光检查→氩弧焊补焊→焊接后外观检查→焊接后打磨→超声振动去除应力→荧光检查→X光检查→焊接后测量，在焊接后测量以后可以对上述检测结果进行检验，用以保证检测结果准确。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定待补焊区域；

S2、焊前清理，对待补焊区域的裂纹进行打磨，打磨至裂纹底部并呈金属光泽，标记打磨处，在打磨处涂上荧光渗透液和显影剂，通过荧光手电检查裂纹是否完全清除，如果裂纹没有完全清除，继续对裂纹进行打磨，然后再通过荧光手电检查，重复进行，直到裂纹完全清除；如果裂纹已经完全清除，清理待补焊区域的荧光液和显影剂；

S3、抛光待补焊区域；

S4、氩弧焊补焊，用氩弧焊机对待补焊区域进行氩弧焊补焊；

S5、焊接完成后，对补焊后的焊缝外观检查；

S6、焊接完成后打磨，打磨补焊后的焊缝至圆滑转接；

S7、超声振动去除应力，采用超声波冲击装置对补焊后的焊缝正面冲击；

S8、对补焊后的焊缝进行荧光检查；

S9、对补焊后的焊缝进行X光检查。

2.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过荧光检查和X光检查确定风扇机匣焊缝裂纹位置和范围，并标记，得到待补焊区域。

3.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用不锈钢丝旋转刷抛光打磨待补焊区域，并擦拭待补焊区域和焊丝，去除杂质及氧化物。

4.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，所述步骤S4中，氩弧焊补焊的焊接参数如下：电流种类：直流、正极性；电流强度：70A；氩气流量：焊枪12L/min，背面9L/min；电极：WCe20；焊料：钛合金。

5.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，所述步骤S5中，如果整个补焊后的焊缝呈银白色，形貌规则，未见明显的缺陷，则焊缝外观检查合格；如果焊缝颜色为金紫色或者深蓝色，或者热影响区为深蓝色，则焊缝外观检查不合格，采用砂轮和/或硬质合金旋转锉对打磨掉焊缝不合格区域，重新进行补焊。

6.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，所述步骤S7中，超声波冲击装置对补焊后的焊缝正面冲击的具体范围为：焊缝中心线两侧且距焊缝中心线10-15mm的区域范围内。

7.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，所述步骤S8中，如果荧光检查补焊后的焊缝有裂纹，重复步骤S3至S8重新进行补焊；如果荧光检查补焊后的焊缝无裂纹，继续进行步骤S9。

8.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，所述步骤S9中，如果X光检查补焊后的焊缝有裂纹，重复步骤S3至S8重新进行补焊；如果X光检查补焊后的焊缝无裂纹，补焊完成。

9.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，在所述步骤S2之前进行补焊前测量，采用三坐标测量机测量风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度，并记录；并且，在步骤S9之后进行补焊后测量，采用三坐标测量机测量风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度，并分别与补焊前测量的测量值对比，如果补焊前后测量值的变化小于等于0.1mm，则补焊完成；如果风扇机匣焊接组件静子机匣的前止口圆度、前止口端面平面度、后止口圆度、后止口端面平面度和静子机匣高度中任意一个的测量值在补焊前后的变化大于0.1mm，零件报废。

10.根据权利要求1所述的钛合金风扇机匣裂纹补焊修理方法，其特征在于，同一个所述待补焊区域的补焊次数最多为2次。

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