CN111687595A - 一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，属于航空发动机修复技术领域，方法包括：首先向损伤的凹坑内充填粉末材料，或者对凹坑损伤进行预置块体材料的处理，然后利用搅拌摩擦点焊技术处理修复损伤区域。本发明的处理方法为低热输入修复技术，修复过程中叶片变形小，预置材料与基材冶金结合，修复区组织致密，提高了修复性能。

Description

一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法

技术领域

本发明属于航空发动机修复技术领域，涉及一种发动机叶盘叶片损伤修复的方法，尤其是一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法。

背景技术

航空发动机叶片在实际服役过程中容易因杂物冲蚀而形成蚀坑，使叶片端部的厚度减薄，甚至于引起较大的缺口，造成级效率降低，此外由于冲蚀产生的蚀坑造成叶片重量的减少，引起叶片振动特性的改变，加之造成的应力集中会导致叶片在运行中产生裂纹和断裂。上述的损伤广泛的出现在各级压气机叶片中，特点是沿着叶片方向在叶缘的一定范围内存在蚀坑、磨损等性能弱化，造成压气机性能显著衰减、明显降低了压气机的喘振裕度，容易引发压气机的重大安全隐患，导致重大事故。

搅拌摩擦焊具有焊接变形小、缺陷水平低、容易实现自动化以及生产效率高等优点，搅拌摩擦点焊在工艺实施的过程中修复区域受到搅拌针的轴向顶锻、挤压，但没有径向速度，在修复过程中会出现如孔洞、表面沟槽等焊接缺陷而无法形成致密的填充组织，摩擦热输入不充分将产生未熔合缺陷等。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，能够有效解决上述的利用搅拌摩擦点焊修复盘片损伤的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，包括以下步骤：

1)清理凹坑损伤区域；

2)向损伤的凹坑内分批填入粉末材料或者将预置块体材料置于损伤的凹坑内，然后采用搅拌摩擦点焊方法处理填充材料，获得填充层及其与基体边界层为致密组织，形成完整覆盖损伤区域的凹坑损伤修复区；

3)修复叶片去除余量，获得形状、尺寸满足需要的修复叶片。

优选地，所述的凹坑损伤区域为发动机整体叶盘叶片损伤或可拆卸叶片的凹坑损伤。

优选地，填充的粉末材料或者预置块体材料与凹坑损伤的基材成分相同或含有增强相，且力学性能与凹坑损伤的基材的力学性能相当。

增强相是指区别于基材的增强成分或相结构，包括防烧损、强度增强、塑韧增强、熔融增强、黏结增强、结合增强等成分或相结构，可以对基材搅拌摩擦焊形成补益，增强与基材的结合强度、韧性，实现修复性能。

进一步优选地，所述填充的粉末材料或者预置块体材料为钛基合金、镍基合景、铁基合金、铝基合金、铬基合金或钼基合金。

优选地，所述凹坑损伤修复区及其与基体边界层之间均为冶金结合。

优选地，填入的粉末材料的粒径为10～150μm，预置块体材料的厚度不小于损伤凹坑深度的1.5倍。

优选地，采用搅拌摩擦点焊方法处理时，搅拌针转速为100～1500r/min。

优选地，还包括对修复后叶片进行防护后处理。

进一步优选地，所述防护后处理是指对修复后叶片进行热处理、喷丸、磨抛、激光冲击强化、涂层和渗层中的一种处理或多种处理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，首先向损伤的凹坑内充填粉末材料，或者对凹坑损伤进行预置块体材料的处理，然后利用搅拌摩擦点焊技术处理修复损伤区域，本发明的处理方法为低热输入修复技术，修复过程中叶片变形小，预置材料与基材冶金结合，修复区组织致密，提高了修复性能。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例对本发明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一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例1

一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，包括以下步骤：

1)、采用砂纸或钢丝球去除叶片凹坑损伤区域的可脱落残屑，用丙酮清洗凹坑损伤区域的污渍。

2)、凹坑内将预置块体材料置于损伤凹坑上方，采用搅拌摩擦点焊处理块体材料，预置块体材料的厚度为损伤深度的2倍，搅拌针的转速为860r/min，获得填充层及其与基体边界层为致密组织。

3)、采用先铣后磨的方法去除搅拌摩擦点焊处理后的余量，获得形状、尺寸满足需要的修复叶片。

4)、对修复后的叶片做后处理，本次后处理为接头热处理，热处理条件为1180℃保温2h，再升温至1230℃保温3h，再进行空冷，后在叶片表层喷涂ZrO₂涂层。

实施例2

一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，包括以下步骤：

1)、采用砂纸或钢丝球去除叶片凹坑损伤区域的可脱落残屑，用丙酮清洗凹坑损伤区域的污渍。

2)、凹坑内将预置块体材料置于损伤凹坑上方，采用搅拌摩擦点焊处理块体材料，预置块体材料的厚度为损伤深度的2.5倍，搅拌针的转速为900r/min，获得填充层及其与基体边界层为致密组织。

3)、采用先铣后磨的方法去除搅拌摩擦点焊处理后的余量，获得形状、尺寸满足需要的修复叶片。

4)、对修复后的叶片做后处理，本次后处理为接头热处理，热处理条件为1180℃保温2h，再升温至1230℃保温3h，再进行空冷至1100℃保温4h空冷，后空冷至870℃保温14h，后空冷至室温，最后在叶片表层进行铝盐渗层处理。

实施例3

一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，包括以下步骤：

1)、采用砂纸或钢丝球去除叶片凹坑损伤区域的可脱落残屑，用丙酮清洗凹坑损伤区域的污渍。

2)、凹坑内将预置块体材料置于损伤凹坑上方，采用搅拌摩擦点焊处理块体材料，预置块体材料的厚度为损伤深度的2倍，搅拌针的转速为900r/min，获得填充层及其与基体边界层为致密组织。

3)、采用先铣后磨的方法去除搅拌摩擦点焊处理后的余量，获得形状、尺寸满足需要的修复叶片。

4)、对修复后的叶片做后处理，本次后处理为接头热处理，热处理条件为1180℃保温2h，再升温至1230℃保温3h，再进行空冷，后对叶片表面进行激光冲击强化处理。

实施例4

一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，包括以下步骤：

1)、采用砂纸或钢丝球去除叶片凹坑损伤区域的可脱落残屑，用丙酮清洗凹坑损伤区域的污渍。

2)、凹坑内将预置块体材料置于损伤凹坑上方，采用搅拌摩擦点焊处理块体材料，预置块体材料的厚度为损伤深度的2.5倍，搅拌针的转速为860r/min，获得填充层及其与基体边界层为致密组织。

4)、对修复后的叶片做后处理，本次后处理为接头热处理，热处理条件为1180℃保温2h，再升温至1230℃保温3h，再进行空冷至1100℃保温4h空冷，后空冷至870℃保温14h，后空冷至室温，最后对叶片表面进行喷丸强化处理。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)清理凹坑损伤区域；

2)向损伤的凹坑内分批填入粉末材料或者将预置块体材料置于损伤的凹坑内，然后采用搅拌摩擦点焊方法处理填充材料，获得填充层及其与基体边界层为致密组织，形成完整覆盖损伤区域的凹坑损伤修复区；

3)修复叶片去除余量，获得形状、尺寸满足需要的修复叶片。

2.根据权利要求1所述的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，所述的凹坑损伤区域为发动机整体叶盘叶片损伤或可拆卸叶片的凹坑损伤。

3.根据权利要求1所述的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，填充的粉末材料或者预置块体材料与凹坑损伤的基材成分相同或含有增强相，且力学性能与凹坑损伤的基材的力学性能相当。

4.根据权利要求3所述的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，所述填充的粉末材料或者预置块体材料为钛基合金、镍基合景、铁基合金、铝基合金、铬基合金或钼基合金。

5.根据权利要求1所述的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，所述凹坑损伤修复区及其与基体边界层之间均为冶金结合。

6.根据权利要求1所述的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，填入的粉末材料的粒径为10～150μm，预置块体材料的厚度不小于损伤凹坑深度的1.5倍。

7.根据权利要求1所述的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，采用搅拌摩擦点焊方法处理时，搅拌针转速为100～1500r/min。

8.根据权利要求1所述的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，步骤3)后还包括对修复后叶片进行防护后处理的操作。

9.根据权利要求8所述的发动机盘片凹坑损伤预置材料搅拌摩擦点焊修复方法，其特征在于，防护后处理是指对修复后叶片进行热处理、喷丸、磨抛、激光冲击强化、涂层和渗层中的一种处理或多种处理。