CN110977322B - 一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法 - Google Patents

一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法 Download PDF

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Abstract

一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法，属于航空发动机K424材料零件缺陷修复技术领域。所述尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法，包括如下步骤：S1、初检，确定裂纹的位置、长度和深度；S2、打磨，打磨裂纹，裂纹被打磨掉后形成开放性凹槽；S3、修复，采用高精度激光成型设备和高能精密焊补机对典型件进行修复，具体包括：修复准备、预热零件、熔覆开放性凹槽及其四周表面、打磨结合层、焊接修复；S4、焊后去应力热处理；S5、检验。所述尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法，采用激光熔焊+精密脉冲焊组合修复的方法，可操作性强，焊接参数稳定，工艺简单，有效提高了零件修复合格率，降低维修成本。

Description

一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法
技术领域
本发明涉及航空发动机K424材料零件缺陷修复技术领域，特别涉及一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法。
背景技术
调节片和密封片是航空发动机尾喷口重要零件之一，由于处于高温环境，因此裂纹、烧蚀问题比较常见，特别是转角等应力集中部位，发动机工作后检查发现多数调节片和密封片因裂纹超出标准而报废，其中K424材料调节片和密封片问题尤为突出。K424为镍基高温合金基体材料，属于难焊材料，焊接性较差，基于K424材料的典型件比如调节片和密封片，采用本体直接焊接时易产生裂纹、气泡等缺陷，目前基于K424材料的调节片和密封片缺陷没有有效的修复方法。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法，采用激光熔焊+精密脉冲焊组合修复的方法，可操作性强，焊接参数稳定，工艺简单，有效提高了零件修复合格率，降低维修成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法，包括如下步骤：
S1、初检，对带有裂纹的典型件进行荧光检验，确定裂纹的位置、长度和深度；
S2、打磨，打磨裂纹，裂纹被打磨掉后形成开放性凹槽，去除开放性凹槽及其四周表面的氧化物；
S3、修复，采用高精度激光成型设备和高能精密焊补机对典型件进行修复，具体包括如下步骤：
S3.1、修复准备，将典型件放在高精度激光成型设备的工作台上，调整工作台使送粉枪垂直开放性凹槽表面；
S3.2、预热零件，不打开送粉设备，打开送粉枪使用激光快扫功能，送粉枪的激光输出装置输出热量使典型件的温度提升至600～700℃；
S3.3、熔覆开放性凹槽及其四周表面，打开送粉设备，通过送粉枪将高温合金粉料熔化后喷涂到开放性凹槽及其四周表面，均匀填补开放性凹槽及其四周表面，喷涂厚度0.4-0.5mm，在开放性凹槽及其四周表面形成结合层；
S3.4、打磨结合层，去除结合层表面氧化物；
S3.5、焊接修复，通过高能精密焊补机采用脉冲氩弧焊方法进行单点式焊接，将开放性凹槽填满；
S4、焊后去应力热处理；
S5、检验，采用荧光检查和X光检查检验典型件修复后区域。
所述步骤S2中，采用风轮和什锦锉手动打磨裂纹并去除开放性凹槽及其四周表面的氧化物。
所述步骤S3中，高精度激光成型设备的焊接参数为：激光功率：400～500W；扫描速度：200～1000mm/min；光斑直径：1.0mm；离焦量：+10mm～-10mm；氩气保护：氩气流量≥1L/min；焊料：GH4169。
所述步骤S3.5中，高能精密焊补机的焊接参数为：脉冲电流：30±5A；脉冲时间：45～49.5ms；氩气保护：氩气流量≥1L/min；电极：
Figure BDA0002282743780000021
焊丝：HGH4169。
所述步骤S4中，焊后去应力热处理具体包括：修复后的典型件放入真空炉中，炉内加温870℃±10℃，保温2小时，随炉升温，完成热处理后随炉降温。
本发明的有益效果：
1)本发明采用激光熔焊+精密脉冲焊组合修复的方法，其中，激光熔焊技术很好的解决了电弧焊、振动焊、普通氩弧焊等传统焊接方法无法实现的技术参数，但是激光熔焊技术激光成形速度较低，长时间熔覆会导致零件长时间受热，零件易产生二次损伤，而精密脉冲焊具备操作灵活的特点，采用激光熔焊+精密脉冲焊组合修复的方法，既充分利用激光热输入低特点，对基体产生最小影响，又可充分利用精密脉冲焊操作灵活的特点，对K424材料调节片和密封片裂纹缺陷进行修复，填充应力集中区域，提高该处的强度；
2)本发明的组合焊接修复方法可行有效，有效解决航空发动机K424材料调节片和密封片裂纹无法修复的问题，提高零件修复合格率，降低维修成本，同时对减轻加工单位的产品加工压力具有重要意义，具有巨大的经济效益及社会效益；
3)本发明可操作性强，焊接参数稳定，工艺简单，可广泛的应用于航空发动机K424材料裂纹缺陷焊接修复，前景广阔。
附图说明
图1是本发明实施例提供的尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的带有裂纹缺陷的典型件的示意图；
图3是本发明实施例提供的裂纹打磨后的典型件的示意图。
图中：
1-裂纹，2-开放性凹槽，3-典型件。
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。
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种尾喷口机械调节系统典型件3缺陷修复方法，包括如下步骤：
S1、如图2所示，初检，对带有裂纹1的典型件3进行荧光检验，确定裂纹1的位置、长度和深度。
S2、如图3所示，打磨，打磨裂纹1，裂纹1被打磨掉后形成开放性凹槽2，去除开放性凹槽2及其四周表面的氧化物，具体方式为采用风轮和什锦锉手动打磨裂纹1并去除开放性凹槽2及其四周表面的氧化物。
裂纹1被打磨掉后的区域形成开放性凹槽2，通过手动打磨将开放性凹槽2及其四周表面打磨光滑并去除其表面的氧化物，打磨出金属光泽，裂纹1打磨后的开放性凹槽2和开放性凹槽2及其四周的具体确定为现有技术，是为了实现焊接修复的常规设置，另外，打磨后可以结合荧光检验，确定裂纹1全部去除掉。
S3、修复，采用高精度激光成型设备和高能精密焊补机对典型件3进行修复，具体包括如下步骤：
S3.1、修复准备，将典型件3放在高精度激光成型设备的工作台上，调整工作台使送粉枪垂直开放性凹槽2表面；高精度激光成型设备自带的工作台可自动升降、旋转，并有保护罩，将工作台调整到一定角度后，保证送粉枪垂直开放性凹槽2表面，这是为保证送粉枪正常工作的常规位置设定；
S3.2、预热零件，不打开送粉设备，打开送粉枪使用激光快扫功能，送粉枪的激光输出装置输出热量使典型件3的温度提升至600～700℃；不打开送粉设备即此时不送粉，送粉抢自带的激光输出装置输出热量以提高典型件3的温度，能够减少零件在熔覆过程中的温度梯度，降低焊接热应力；
S3.3、熔覆开放性凹槽2及其四周表面，打开送粉设备，通过送粉枪将高温合金粉料熔化后喷涂到开放性凹槽2及其四周表面，均匀填补开放性凹槽2及其四周表面，喷涂厚度0.4-0.5mm，在开放性凹槽2及其四周表面形成结合层，高精度激光成型设备的焊接参数为：激光功率：400～500W；扫描速度：200～1000mm/min；光斑直径：1.0mm；离焦量：+10mm～-10mm；氩气保护：氩气流量≥1L/min；焊料：GH4169；
送粉设备内装有高温合金粉料，熔覆开放性凹槽2及其四周表面过程中送粉枪自带的氩气输送结构在喷涂时输出氩气，对零件进行保护，防止零件表面氧化，通过高温合金粉料与零件基体熔合在一起后，使零件开放性凹槽2及其四周表面形成一层结合层，该熔覆方法产生的热影响区小，可避免零件产生裂纹，同时零件表面形成的结合层可在后续焊接时防止零件基体出现裂纹；
S3.4、打磨结合层，去除结合层表面氧化物；零件在熔覆过程中虽有氩气保护，但也会出现氧化皮，打磨掉结合层表面氧化皮至露出金属光泽，并且由于开放性凹槽2形状不规则，通过打磨将结合层表面打磨光滑，为后续焊接做准备，可采用风轮和什锦锉手动打磨方式；
S3.5、焊接修复，采用高能精密焊补机采用脉冲氩弧焊方法进行单点式焊接，将开放性凹槽2填满，高能精密焊补机的焊接参数为：脉冲电流：30±5A；脉冲时间：45～49.5ms；氩气保护：氩气流量≥1L/min；电极：
Figure BDA0002282743780000041
焊丝：HGH4169。
在结合层的基础上继续焊接，通过单点焊接的形式将开放性凹槽2用焊料填满直至填充开放性凹槽2至其与零件基体圆滑转接，该方法可快速释放输出热量，有效降低焊接应力，焊接时用焊枪自带的氩气输出装置进行氩气保护。
S4、焊后去应力热处理，具体包括：修复后的典型件3放入真空炉中，炉内加温870℃±10℃，保温2小时，随炉升温，完成热处理后随炉降温。
S5、检验，采用荧光检查和X光检查检验典型件3修复后区域。
由于激光成形速度较低，且成形过程中激光易受安装孔的阻挡而影响成形质量，加之K424调节片和密封片壁厚较薄，长时间熔覆有会导致零件长时间受热。因此，采用先利用激光热输入低的特点，将焊丝与零件缺陷部分进行部分融合，而后再采用脉冲氩弧焊方法的复合修复方法，这样既能降低充分利用激光热输入低，不易使基体形成裂纹，又可充分利用脉冲氩弧焊方法操作灵活的特点，可对不同特征的缺陷进行修复。脉冲氩弧焊方法采用高能精密焊补机，改变脉电流和脉冲时间来考察其对裂纹的影响，通过试验优化焊接参数，当电流在30A，脉冲时间在45～49.5ms时，形成的熔覆区比较完好，没有裂纹和融合不良。
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 (3)

1.一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、初检，对带有裂纹的典型件进行荧光检验，确定裂纹的位置、长度和深度；
S2、打磨，打磨裂纹，裂纹被打磨掉后形成开放性凹槽，去除开放性凹槽及其四周表面的氧化物；
S3、修复，采用高精度激光成型设备和高能精密焊补机对典型件进行修复，具体包括如下步骤：
S3.1、修复准备，将典型件放在高精度激光成型设备的工作台上，调整工作台使送粉枪垂直开放性凹槽表面；
S3.2、预热零件，不打开送粉设备，打开送粉枪使用激光快扫功能，送粉枪的激光输出装置输出热量使典型件的温度提升至600～700℃；
S3.3、熔覆开放性凹槽及其四周表面，打开送粉设备，通过送粉枪将高温合金粉料熔化后喷涂到开放性凹槽及其四周表面，均匀填补开放性凹槽及其四周表面，喷涂厚度0.4-0.5mm，在开放性凹槽及其四周表面形成结合层；
高精度激光成型设备的焊接参数为：激光功率：400～500W；扫描速度：200～1000mm/min；光斑直径：1.0mm；离焦量：+10mm～-10mm；氩气保护：氩气流量≥1L/min；焊料：GH4169；
S3.4、打磨结合层，去除结合层表面氧化物；
S3.5、焊接修复，通过高能精密焊补机采用脉冲氩弧焊方法进行单点式焊接，将开放性凹槽填满；
高能精密焊补机的焊接参数为：脉冲电流：30±5A；脉冲时间：45～49.5ms；氩气保护：氩气流量≥1L/min；电极：
Figure FDA0003043934790000011
焊丝：HGH4169；
S4、焊后去应力热处理；
S5、检验，采用荧光检查和X光检查检验典型件修复后区域。
2.根据权利要求1所述的尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用风轮和什锦锉手动打磨裂纹并去除开放性凹槽及其四周表面的氧化物。
3.根据权利要求1所述的尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法，其特征在于，所述步骤S4中，焊后去应力热处理具体包括：修复后的典型件放入真空炉中，炉内加温870℃±10℃，保温2小时，随炉升温，完成热处理后随炉降温。
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