CN111633374A - 姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法 - Google Patents

姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111633374A
CN111633374A CN202010486500.6A CN202010486500A CN111633374A CN 111633374 A CN111633374 A CN 111633374A CN 202010486500 A CN202010486500 A CN 202010486500A CN 111633374 A CN111633374 A CN 111633374A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion chamber
chamber shell
hole
shell
attitude control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010486500.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111633374B (zh
Inventor
任晗
周萌
张文
赖银燕
秦朝菲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co Ltd filed Critical Hubei Sanjiang Space Jiangbei Mechanical Engineering Co Ltd
Priority to CN202010486500.6A priority Critical patent/CN111633374B/zh
Publication of CN111633374A publication Critical patent/CN111633374A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111633374B publication Critical patent/CN111633374B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities

Abstract

本发明公开一种姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，用于修复TC4钛合金零件的内部缺陷，控制其热变形和内部组织性能，最终达到修复后的产品能满足使用需求。本发明能够对现有技术中无法处理的缺陷产品进行修复，提高了产品的下线率，在保证产品合格的前提下节约了成本，同时也能满足可靠性要求。本发明可以直接应用于燃烧室壳体内部缺陷或烧蚀后的修复技术领域，还可以推广到其余高价值钛合金零件内部缺陷的修复。

Description

姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法
技术领域
本发明属于火箭发动机技术领域，主要用于钛合金薄壁零件内部缺陷或使用后出现烧蚀坑的修复，尤其是一种姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法。
背景技术
随着航天事业和武器装备的迅速发展，出现各种姿控发动机产品，其燃烧室壳体是重要的组成部件，结构复杂，生产成本较高。为满足重量轻、使用寿命长、耐烧蚀等技术要求，大量采用钛合金材料生产，采用机加方式加工铸造坯料，整个铸造及后续机加工周期长达两三个月。燃烧室壳体在使用时承受较大的内部压力，同时又处于高温燃烧的环境下，燃烧不均匀再加上内壁本身缺陷会在局部形成烧蚀坑；燃烧室壳体整体为薄壁件在机加、焊接成型过程中可能出现内部裂纹，并在X光检测时被发现。因为钛的化学活性强，随着温度的增高，其化学活性也将迅速增大，并在固态下强烈吸收各种气体；钛的热导率低，单位体积内热量集中，熔池增大，热影响区变宽，晶粒易长大，形成过热组织，使修复区域塑性下降，所以传统的补焊很难在这种薄壁复杂零件中实现。以往为了追求可靠性，一般会将这类出现内部缺陷的产品报废，这种高价值零部件报废会造成很大的浪费。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种修复TC4钛合金零件的内部缺陷，控制其热变形和内部组织性能，最终达到修复后的产品能满足使用需求的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法。
为达到上述目的，本发明设计的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，包括以下步骤：
S1，采用X射线检测内部缺陷位置，确定裂纹或凹坑位置，并在燃烧室壳体外边面进行标记；
S2，在钻床上将缺陷部位钻孔，保证孔的方向位于该处壳体的法向上，且钻出的通孔的直径小于20mm；
S3，去除通孔附近壳体上的氧化层；
S4，将待修复的燃烧室壳体固定在专用工装上组成装配体，并保证S2中的通孔垂直向上；
S5，将S4中的装配体放置在3D打印设备工作舱内，预热并保温一段时间后，修复程序按照燃烧室壳体的缺失位置的空间几何尺寸进行编辑，按照以下条件开始填料修复：光斑直径0.1～0.15mm，扫描速度2～3mm/s，扫描路径呈圆形顺时针方向，从通孔圆周向中心逐层送粉，送粉速度为1～2g/min；
S6，修复结束后，自然冷却，取出修复后的燃烧室壳体；
S8，机加去除外部多余的部分材料；
S9，清理壳体内部多余粉末；
S10，进行X射线检测内部缺陷；
S11，合格后进行水压试验，保证耐压能力不低于6MPa。
优选的，S2中，钻孔的孔径比缺陷处最大宽度大1mm～2mm。
优选的，在S3之前，将通孔扩成锥孔，锥度角10°～15°
优选的，S5中，所述3D打印设备为Yb光纤激光器，最大功率500w，激光波长1060～1080nm，同轴送粉，氦气保护。
优选的，S5中，预热温度220～240℃，保温30min后开始填料修复。
优选的，S5中，最终填料高度高出外壳1～2mm。
优选的，S5中，修复过程中利用红外线测温系统，严格控制熔融区温度，减少激光器输出功率，保证通孔周边组织温度不超过1100℃。
优选的，S9中，采用高压气体吹除和无水乙醇冲洗的方式清理壳体内部多余粉末。
本发明的有益效果是：本发明能够对现有技术中无法处理的缺陷产品进行修复，提高了产品的下线率，在保证产品合格的前提下节约了成本，同时也能满足可靠性要求。本发明可以直接应用于燃烧室壳体内部缺陷或烧蚀后的修复技术领域，还可以推广到其余高价值钛合金零件内部缺陷的修复。
附图说明
图1是燃烧室整体结构示意图
图2是专用工装示意图
图3是燃烧室壳体安装示意图
图4是燃烧室壳体激光修复情况示意图
具体实施方式
下面通过图1～图4以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本发明设计的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，包括以下步骤：
1、采用X射线检测内部缺陷位置2，确定裂纹或凹坑位置，并在燃烧室壳体1外边面进行标记；
2、在钻床上将缺陷部位钻孔，保证孔的方向位于该处壳体的法向上，孔径略大于缺陷1～2mm，该通孔3直径一般小于20mm；将通孔扩成锥孔，锥度角约为10～15°；
3、去除通孔3附近壳体上的氧化层；
4、将燃烧室壳体1固定在专用工装上，该工装由芯模4和固定夹板5、螺栓6组成；芯模4的材料为红铜，固定夹板5的材料为0Cr18Ni9Ti；螺栓6的拧紧力矩为10～25N·m，保证芯模对燃烧室壳体内壁的压力；调整燃烧室壳体的位置，保证步骤2所开通孔3垂直向上；
芯模4的直径与燃烧室壳体1内径之间的公差配合为过渡配合，保证0.1～0.3mm的间隙，同时的，芯模1上加工有一个沉孔7，其位置位于步骤2所钻通孔3处，装配时对齐，沉孔直径比壳体上通孔直径大2～3mm，沉孔深度1～3mm；芯模表面用粗砂纸打磨，使用前清洗除油并涂抹石墨粉；
5、将步骤4得到的装配体放置在激光3D打印设备工作舱内，该设备特征为：Yb光纤激光器，最大功率500w，激光波长1060～1080nm，同轴送粉，氦气保护。
6、预热温度220～240℃，保温30min后开始填料修复，修复程序按照燃烧室壳体的缺失位置的空间几何尺寸进行编辑。光斑直径0.1～0.15mm，扫描速度2～3mm/s，扫描路径呈圆形顺时针方向，从通孔圆周向中心逐层送粉，送粉速度为1～2g/min。最终填料高度高出外壳1～2mm。修复过程中利用红外线测温系统，严格控制熔融区8温度，减少激光器输出功率，保证通孔3周边组织温度不超过1100℃。
7、修复结束后，自然冷却，取出修复后的燃烧室壳体1；
8、机加去除燃烧室壳体1内部芯模3，去除外部多余的部分材料；
9、清理壳体内部多余粉末，采用高压气体吹除和无水乙醇冲洗的方式；
10、进行X射线检测内部缺陷；
11、合格后进行水压试验，保证耐压能力不低于6MPa。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，包括以下步骤：
S1，采用X射线检测内部缺陷位置，确定裂纹或凹坑位置，并在燃烧室壳体外边面进行标记；
S2，在钻床上将缺陷部位钻孔，保证孔的方向位于该处壳体的法向上，且钻出的通孔的直径小于20mm；
S3，去除通孔附近壳体上的氧化层；
S4，将待修复的燃烧室壳体固定在专用工装上组成装配体，并保证S2中的通孔垂直向上；
S5，将S4中的装配体放置在3D打印设备工作舱内，预热并保温一段时间后，修复程序按照燃烧室壳体的缺失位置的空间几何尺寸进行编辑，按照以下条件开始填料修复：光斑直径0.1～0.15mm，扫描速度2～3mm/s，扫描路径呈圆形顺时针方向，从通孔圆周向中心逐层送粉，送粉速度为1～2g/min；
S6，修复结束后，自然冷却，取出修复后的燃烧室壳体；
S8，机加去除外部多余的部分材料；
S9，清理壳体内部多余粉末；
S10，进行X射线检测内部缺陷；
S11，合格后进行水压试验，保证耐压能力不低于6MPa。
2.根据权利要求1所述的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，其特征在于：S2中，钻孔的孔径比缺陷处最大宽度大1mm～2mm。
3.根据权利要求1所述的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，其特征在于：在S3之前，将通孔扩成锥孔，锥度角10°～15°。
4.根据权利要求1所述的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，其特征在于：S5中，所述3D打印设备为Yb光纤激光器，最大功率500w，激光波长1060～1080nm，同轴送粉，氦气保护。
5.根据权利要求1或4所述的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，其特征在于：S5中，预热温度220～240℃，保温30min后开始填料修复。
6.根据权利要求1或4所述的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，其特征在于：S5中，最终填料高度高出外壳1～2mm。
7.根据权利要求1所述的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，其特征在于：S5中，修复过程中利用红外线测温系统，严格控制熔融区温度，减少激光器输出功率，保证通孔周边组织温度不超过1100℃。
8.根据权利要求1所述的姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法，其特征在于：S9中，采用高压气体吹除和无水乙醇冲洗的方式清理壳体内部多余粉末。
CN202010486500.6A 2020-06-01 2020-06-01 姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法 Active CN111633374B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010486500.6A CN111633374B (zh) 2020-06-01 2020-06-01 姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010486500.6A CN111633374B (zh) 2020-06-01 2020-06-01 姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111633374A true CN111633374A (zh) 2020-09-08
CN111633374B CN111633374B (zh) 2021-12-31

Family

ID=72324820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010486500.6A Active CN111633374B (zh) 2020-06-01 2020-06-01 姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111633374B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113664456A (zh) * 2021-08-10 2021-11-19 西安远航真空钎焊技术有限公司 一种基于补偿结构的燃烧室筒体返修方法

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1456416A (zh) * 2003-03-17 2003-11-19 北京航空航天大学 一种薄壁零件在激光熔覆、热喷涂及焊接加工中的局部高效冷却方法
US20060045785A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-02 Yiping Hu Method for repairing titanium alloy components
EP1884306A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-06 Honeywell International Inc. Hybrid welding repair of gas turbine superalloy components
US7342195B2 (en) * 2006-07-26 2008-03-11 Honeywell International, Inc. Customizable ion fusion formation system and process
US20120276304A1 (en) * 2009-12-14 2012-11-01 Snecma Method for repairing a titanium blade by laser recharging and moderate hip pressing
CN102828180A (zh) * 2012-09-20 2012-12-19 丹阳宏图激光科技有限公司 薄壁套的激光熔覆修复工艺
CN104785929A (zh) * 2015-03-25 2015-07-22 江苏理工学院 管状零件光纤激光对焊夹紧装置
CN105290703A (zh) * 2015-11-04 2016-02-03 北京工业大学 一种用埋弧堆焊和激光熔覆修复磨损热轧辊的方法
WO2017127663A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-27 Baker Hughes Incorporated Additive manufacturing controlled failure structure and method of making same
CN107740120A (zh) * 2017-10-31 2018-02-27 马迎春 发动机加力泵叶轮叶尖气蚀的修复方法
CN108213832A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 西安交通大学 一种实现单晶或定向晶合金叶片内流道复形的修复方法
CN108406223A (zh) * 2018-04-25 2018-08-17 成都瑞合科技有限公司 一种薄壁类零件的焊接修复方法及装置
CN109227029A (zh) * 2018-09-04 2019-01-18 洛阳清科激光技术有限公司 用于风力发电设备轴承的现场修复方法
CN110328848A (zh) * 2019-06-18 2019-10-15 沈阳精合数控科技开发有限公司 一种激光修复方法及装置
CN110640146A (zh) * 2019-10-28 2020-01-03 南京工程学院 一种零件表面缺损区域模块化增减材复合修复方法
CN110983103A (zh) * 2019-12-05 2020-04-10 江西瑞曼增材科技有限公司 一种tb6钛合金的3d打印激光修复方法
CN110977324A (zh) * 2020-01-02 2020-04-10 重庆工商大学 采用挖孔及激光增材修复泵叶轮盖板的方法
CN111097914A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 浙江久恒光电科技有限公司 镍基高温合金铸件缺陷的修复方法

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1456416A (zh) * 2003-03-17 2003-11-19 北京航空航天大学 一种薄壁零件在激光熔覆、热喷涂及焊接加工中的局部高效冷却方法
US20060045785A1 (en) * 2004-08-30 2006-03-02 Yiping Hu Method for repairing titanium alloy components
US7342195B2 (en) * 2006-07-26 2008-03-11 Honeywell International, Inc. Customizable ion fusion formation system and process
EP1884306A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-06 Honeywell International Inc. Hybrid welding repair of gas turbine superalloy components
US20120276304A1 (en) * 2009-12-14 2012-11-01 Snecma Method for repairing a titanium blade by laser recharging and moderate hip pressing
CN102828180A (zh) * 2012-09-20 2012-12-19 丹阳宏图激光科技有限公司 薄壁套的激光熔覆修复工艺
CN104785929A (zh) * 2015-03-25 2015-07-22 江苏理工学院 管状零件光纤激光对焊夹紧装置
CN105290703A (zh) * 2015-11-04 2016-02-03 北京工业大学 一种用埋弧堆焊和激光熔覆修复磨损热轧辊的方法
WO2017127663A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-27 Baker Hughes Incorporated Additive manufacturing controlled failure structure and method of making same
CN107740120A (zh) * 2017-10-31 2018-02-27 马迎春 发动机加力泵叶轮叶尖气蚀的修复方法
CN108213832A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 西安交通大学 一种实现单晶或定向晶合金叶片内流道复形的修复方法
CN108406223A (zh) * 2018-04-25 2018-08-17 成都瑞合科技有限公司 一种薄壁类零件的焊接修复方法及装置
CN109227029A (zh) * 2018-09-04 2019-01-18 洛阳清科激光技术有限公司 用于风力发电设备轴承的现场修复方法
CN111097914A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 浙江久恒光电科技有限公司 镍基高温合金铸件缺陷的修复方法
CN110328848A (zh) * 2019-06-18 2019-10-15 沈阳精合数控科技开发有限公司 一种激光修复方法及装置
CN110640146A (zh) * 2019-10-28 2020-01-03 南京工程学院 一种零件表面缺损区域模块化增减材复合修复方法
CN110983103A (zh) * 2019-12-05 2020-04-10 江西瑞曼增材科技有限公司 一种tb6钛合金的3d打印激光修复方法
CN110977324A (zh) * 2020-01-02 2020-04-10 重庆工商大学 采用挖孔及激光增材修复泵叶轮盖板的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
洪松涛: "《简明焊工手册》", 31 January 2015, 上海科学技术出版社 *
翁启献: "《船舶钳工工艺 第3分册 船舶舵系的修造与安装》", 30 September 1987, 人民交通出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113664456A (zh) * 2021-08-10 2021-11-19 西安远航真空钎焊技术有限公司 一种基于补偿结构的燃烧室筒体返修方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111633374B (zh) 2021-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102941447B (zh) 一种螺栓的制造加工工艺
CN110497162A (zh) 一种航空发动机机匣的加工方法
CN104440004B (zh) 一种pcd刀具刃口的加工方法
US11370013B2 (en) Method for spin forming lipskins
CN110977322B (zh) 一种尾喷口机械调节系统典型件缺陷修复方法
CN106862535A (zh) 一种汽车acm阀体加工工艺
CN105821408A (zh) 采用激光熔覆修复tc4-dt钛合金的工艺方法
CN1030040A (zh) 铸件表面缺陷修补新方法
CN111633374B (zh) 姿控发动机燃烧室壳体内部损伤的修复方法
CN113510216B (zh) 一种铌钨合金环形件锻造成形方法
CN112663051B (zh) 一种飞机起落架轮轴外螺纹局部损伤激光熔覆修复方法
CN115319101B (zh) 一种激光熔覆修复巴氏合金瓦的方法
CN107805809A (zh) 一种汽车模具表面涂膜修复工艺
CN112496670A (zh) 一种铸件裂纹的非焊接修复工艺
CN217394001U (zh) 一种大型高压电机底耳座开裂的简易焊接装置
CN114193088A (zh) 一种实现激光增减材一体化快速制造的方法和装置
WO2022222590A1 (zh) 一种增材制造工艺、增材层、增材后的产品及复合激光器
CN106826090B (zh) 一种连杆模具堆焊制备工艺
CN112008224B (zh) 一种粉末高温合金双辐板空心涡轮盘的连接方法
CN112981395A (zh) 基于激光熔覆工艺的推力瓦修复方法
CN114515837B (zh) 一种单晶涡轮叶片叶尖的激光选区熔化修复方法
CN117245252B (zh) 一种带轴颈中空涡轮盘惯性摩擦焊与扩散焊复合制造方法
CN115138853B (zh) 一种促动器油缸缸筒的修复方法
CN110625334A (zh) 减小细长薄壁火箭燃烧室壳体变形的加工方法
CN111926326B (zh) 一种消除轴向应力的精密齿轮轴轴承位激光修复方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant