CN111922621A - 一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，涉及汽轮机叶片修复及再制造技术领域；其工艺步骤包括扫描原始叶片→三维模型→计算机逆向建模→规划切割区域和路径→切割→扫描缺口→逆向建模→缺口堆层规划→打印堆积→热处理→无损检测→加工→扫描，采用机器人3D扫描系统对确定的叶片进行扫描，再通过软件处理获得该叶片的3D模型，在该模型上定义待切割区域及路径，以全部去除损伤部位或建立要实现再制造的区域；通过实施本技术方案，可实现快速高效、高质量的解决叶片水蚀损伤修复及叶片修复升级等问题，相对传统机械加工简化了加工工艺，极大提升了叶片的现场加工效率，为汽轮机转子叶片损伤的高效智能修复及再制造确定了新方向。

Description

一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法

技术领域

本发明涉及汽轮机叶片修复及再制造技术领域，具体地讲，涉及一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法。

背景技术

汽轮机叶片的水蚀，一直是困扰本领域技术人员的重大技术难题，叶片一旦水蚀损伤后，不但会增大机组能耗，降低效率，更重要的是安全风险会急剧增大。而针对于目前汽轮机叶片水蚀情况主要有两种处理方式：一种是更换汽轮机叶片，但该方式成本非常高昂；另一种方式就是进行修复或再制造。

目前对于汽轮机末级叶片的现场修复及再制造，其主要指修复，也主要是按照相关国家标准或颁发的行业标准进行手工修复，修复过程一般是使用打磨方式消除水蚀缺陷后，再使用手工方法把缺口堆焊出来，然后再通过打磨，使其大致恢复叶片型线，仅仅主要是恢复尺寸；而对于再制造，即对叶片进行局部重构，使其在常规基体上具备特殊性能、特殊型线或型面，行业内并无相关标准及实施案例。

发明内容

为解决上述现有汽轮机叶片现场修复及再制造难度大的技术问题，本发明的目的在于提供一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其目的在于采用机器人自动化切割、3D打印及焊后热处理等环节以实现对损伤后的叶片进行切割后再制造，通过各环节步骤层层递进实现快速高效、高质量的解决叶片水蚀损伤修复及叶片修复升级等问题，将叶片缺陷去除与焊接统一了起来，是一种简便、高效对受损叶片进行可靠修复及再制造的方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，包括如下步骤：

1)设备准备：调整滚轮支架高度和支撑座开档距离，将含有叶片的整体转子吊装在滚轮支架上，将转子调整至水平状态，并将转子轴的一端与滚轮支架的动力盘连接，同时将机器人、滚轮支架及切割设备的电缆连接好；

2)焊前预处理：选取具有损伤的叶片作为标样叶片，去除该叶片基体表面杂质，以使其具备扫描条件；或按照要求布置好3D扫描所需的点标，以保证3D扫描设备能够顺利检测；

3)3D扫描并建模：利用3D扫描设备对选定好的叶片进行3D扫描，并通过计算机配套的逆向工程、路径规划软件获得叶片需要切割的部位并规划出切割路径；

4)切割：利用机器人按照设定的切割部位及切割路径进行切割；

5)无损检测：步骤4)切割完成后，对切割部位进行渗透检测，以确认损伤部位被完全切割去除，即确定标样叶片的完整切割区域和路径；

6)焊前扫描；对切割后的叶片缺口进行3D扫描，并通过计算机逆向工程、路径规划软件处理后形成堆积轨迹路径，并编制焊接程序，设置好焊接设备的焊接参数；

7)焊接：对叶片切割缺口区域进行3D打印，按照规划焊接路径，机器人自动按照所述规划路径对切割缺口进行逐层堆焊打印；

8)滚轮架旋转：在选定叶片焊接完成后，使滚轮支架按照程序自动旋转一定角度，将焊接后的叶片旋转离开焊接工位，再对旋转至该焊接工位的叶片，重复执行步骤3)至步骤7)，以此重复，实现所有叶片的打印修复；

9)焊后热处理：使用热处理装置对叶片堆焊区域进行焊后热处理；

10)焊后加工：对步骤9)处理完成后叶片进行3D扫描，将扫描的模型与原始态扫描模型或新设计的3D模型进行对比检查，采用机械加工、抛光加工去除余量，直至满足公差要求，从而实现整个叶片的修复及再制造。

本技术方案中滚轮支架为现有动力头滚轮支架，主要在汽轮机转子无拆卸的状态下用于放置汽轮机的转子，以使其与机器人系统集成，通过滚轮支架将转子调至水平位置，便于所有叶片修复及再制造加工，其吨位满足整体转子部件的总重量；本技术方案中对汽轮机叶片的修复及再制造步骤可以是对汽轮机叶片先集中扫描切割，再集中焊接；也可以以单片叶片为单位进行切割、焊接及焊后热处理，直至完成所有叶片的修复及再制造。上述方式原理相同。本技术方案的目的在于：可对损伤叶片进行修复挽救，或进行再制造，或进行功能扩展。功能扩展时：可采用与叶片相同成分或性能的材质或可接受的相近材质，采用3D堆焊打印对叶片切割部分的材质、型面、型线型面进行重构，从而实现对汽轮机叶片的再制造，是一种简便、高效对受损叶片进行可靠修复及再制造的方法，填补了同行业对于汽轮机末级叶片的现场修复及再制造的技术空白，具有很好的应用前景和推广使用价值。

作为上述技术方案的优选，步骤4)中切割采用水刀切割或等离子水雾切割或激光切割中的一种，以使切割时叶片基体温度＜200℃，热影响区＜0.5mm。由此本技术方案采用低热影响切割方法，在切割面几乎没有氧化物产生，为直接在切割面进行堆焊奠定了基础，简化了汽轮机叶片现场修复及再制造难度，实用性好。

作为上述技术方案的优选，步骤4)切割过程中采用将预制好的挡板放置在被切割叶片背后进行保护，用于防止叶片被切割穿透的过程中损伤其它叶片。本技术方案在进行叶片切割前，先使得机器人自动切换切割头，试运行切割程序，机器人空走无误后再按照指定的切割部位对叶片开始切割，以确保切割程序能够准确运行。

作为上述技术方案的优选，步骤7)焊接采用激光、等离子、微弧等离子、高频次脉冲、脉冲冷焊或氩弧焊中焊接热源的一种对切割缺口进行逐层堆焊打印。上述焊接热源仅为优选方案，包含但并不局限于上述焊接热源。

作为上述技术方案的优选，步骤2)选择损伤最大的叶片作为切割标样，其3D切割轨迹路径可在修正后覆盖其它同一级叶片的切割。

作为上述技术方案的优选，步骤7)焊接过程中，通过热像仪实时观察熔池温度。

作为上述技术方案的优选，步骤7)焊接步骤中，通过软件控制的机器人实现对切割缺口进行3D打印，形成的堆层宽度大于叶片切割截面的界面宽度，要即预留一定的加工余量，用于加工，使修复及重构尺寸满足要求，本技术方案中使修复尺寸满足要求是指：将在切割前和焊接加工后的3D扫描模型，在软件中进行数据对比，以确定焊接前后的偏差，加工后满足要求的情况，或找出需要钳工补修的位置，直到满足公差的要求。

作为上述技术方案的优选，步骤7)焊接选择与叶片材料成分和性能匹配的合金焊丝实现对切割区域堆积打印，当然也可以选择其它可接受的材料实现对切割区域堆积打印。本技术方案中通过软件控制，调整好焊接参数，实现对切割区域进行逐层堆焊，直至所有叶片完成焊接修复。

作为上述技术方案的优选，当步骤5)无损检测确认损伤部位没有被完全切割去除时，需调整切割区域，重新执行步骤4)切割过程，至到步骤5)无损检测合格，即完成标样叶片的切割区域确定。

进一步地，当步骤5)切割后对叶片基体切割面进行检查能够满足焊接要求时，不需要修复切割路径；当步骤5)切割后的叶片基体不满足焊接要求时，需修复3D模型中的切割区域和切割路径，至到步骤5)无损检测确认损伤部位被完全切割去除，此时，便确定了标样叶片的切割路径。

作为上述技术方案的优选，步骤10)中在机械加工前还包括对加工后的叶片进行无损检测，无损检测包含有硬度检测、金相检测、超声波检测、渗透检测、射线检测、静频率以及叶片3D扫描的尺寸检测，具体并不局限于上述检测方法。依据上述检测方法，根据检测数据可得到相应的工艺数据记录形成数据包。

作为上述技术方案的优选，步骤9)中所述预设热处理装置是专门设计用于叶片修复后热处理的加热装置，包含但不限于电加热、辐照加热中的一种或两种。

如上所述，本发明相对于现有技术至少具有如下有益效果：

1.本发明采用自动化技术，针对叶片损伤部位或需要重构型线型面的部位，通过使用低热影响切割方法，将其规则性的切割去除后，不但极大的减少了手工打磨工作量，同时具备了机器人自动化修复的基础，且不需要对切割面进行打磨就可满足焊接条件。使用扫描和机器人技术对该切割缺口进行识别并堆焊，通过相关软件对该损伤部分进行自动化逐层的增材制造，从而实现叶片自动化的损伤修复及叶片再制造。

2.本发明不仅使得汽轮机叶片水蚀等损伤修复更加规范化，也提出了一种更为简便、高效的针对受损叶片而进行的可靠的现场修复及再制造的方法，通过采用机器人自动化切割、3D打印及精确的焊后热处理等环节步骤解决快速高效、高质量的解决叶片水蚀损伤修复及叶片修复升级等问题，极大提升了叶片的现场修复效率。

3.本发明操作执行由机器人自动执行，因此重复精度更高；并且叶片再制造的材料可以使用与叶片基体材料一致的材料，也可以选择冲蚀性能相比叶片材料性能更好的丝材、粉末等焊接材料，可以修复损伤之外，还能提供赋予叶片具有特殊性能的再制造能力。

4.本发明可以集成为移动式修复系统，在电厂现场进行修复；也可以为固定系统，在车间内进行汽轮机叶片修复，且提供修复及再制造两种方案，彻底形成了智能制造平台；配合精度较高的焊后热处理专门装置，以及齐全的无损检测手段，保证焊接接头的质量更可靠，为汽轮机转子叶片损伤的高效智能修复及再制造，确定了新方向，具有广泛的推广意义。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明采用的是汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，针对转子叶片损伤部位或需要重构型线型面的部位，通过使用3D扫描、逆向工程形成叶片模型，后在该模型上定义需要切割去除的部位，然后由机器人通过极低热影响的加工方法规则去除该损伤部位，采用低热影响切割方法，可直接进行焊接，故切割后采用等离子、激光、TIG等热源以及性能更好的材料，通过相关软件对该损伤部分进行逐层的增材制造，从而实现对叶片的再制造。

本发明修复及再制造方法采用的典型的修复系统组成为：ABB焊接机器人、机器人激光系统(移动式)，3D扫描设备、等离子水雾切割、焊后热处理装置、配套逆向工程软件、路径规划软件的计算机系统、大吨位滚轮支架等。

实施例一

本实施例提供了一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，当叶片基体缺陷较为严重时，针对汽轮机全末级叶片现场修复+热喷涂涂层处理，本实施例的自动化修复及再制造工艺包括如下步骤：

1)设备准备：将大吨位滚轮支架放置在电厂一安全、稳定位置，调整滚轮支架高度和支架开档距离，将含有叶片的整体转子吊装在滚轮支架上，并调整使其处于水平状态，使用连接盘、联轴器将转子轴的一端与滚轮支架的动力盘刚性固定，同时将ABB焊接机器人、滚轮支架及切割设备的电缆连接好，并上电检测无异常；

2)焊前预处理：选择损伤最大的叶片作为切割标样，去除该标样叶片基体表面杂质，具体可采用抛磨工具对需要扫描的叶片进行抛磨处理，将叶片上的浮锈、附着物通过抛磨的方式去除干净，并进行扫描前的贴点、白化等处理，以使其具备扫描条件；或按照要求布置好3D扫描所需的点标，以保证3D扫描设备能够顺利检测；

3)3D扫描并建模：利用3D扫描设备对选定好的叶片进行3D扫描，通过计算机配套的逆向工程软件获取叶片模型，再通过计算机的路径规划软件获得叶片切割区域的切割路径，实现某一区域、部位的切割；

4)切割：利用机器人按照设定的切割部位及切割路径进行切割；在进行叶片切割前，先试运行切割程序，机器人空走无误后再按照指定的切割部位对叶片开始切割，以确保切割程序能够准确运行；确认无误后，采用将预制好的挡板放置在被切割叶片背后再进行切割，用于防止切割电弧穿透叶片后损伤其它叶片，利用切割设备按照预设好的切割程序进行切割；

其中，作为优选，本实施例切割采用等离子水雾切割，以使切割时叶片基体温度＜200℃，热影响区＜0.5mm。由此采用低热影响切割方法，在切割面几乎没有氧化物产生，是一种可直接进行焊接的切割方法，简化了汽轮机叶片现场修复及再制造难度，实用性好；

5)无损检测：步骤4)切割完成后，停止切割设备；人工对切割部位进行渗透检测，以确认损伤部位被完全切割去除，即确定标样叶片的完整切割区域和路径；

其中，当步骤5)无损检测确认损伤部位没有被完全切割去除时，需调整切割区域，重新执行步骤4)切割过程，至到步骤5)无损检测合格；具体涉及程序修正过程，当步骤5)无损检测切割后的叶片基体能够满足焊接要求时，不需要修复切割路径；当步骤5)无损检测切割后的叶片基体不满足焊接要求时，需修复3D模型中的切割区域和切割路径，至到步骤5)无损检测确认损伤部位被完全切割去除；当无损检测显示将损伤缺陷已全部切割去除，该切割路径成为标样路径。

6)焊前扫描；对切割后的叶片缺口进行3D扫描，并通过计算机配套软件采集扫描数据并使用逆向工程软件及路径规划软件处理后形成堆积轨迹路径，并编制焊接程序，设置好焊接设备的焊接参数；

7)焊接：无损检测合格后，即确定了标样叶片的切割区域及路径，然后对叶片切割缺口区域进行3D打印，按照规划焊接路径，启动调整好参数的焊接设备，使机器人自动按照所述规划路径对切割缺口进行逐层堆焊打印；具体地，本实施例采用机器人配合自动氩弧焊设备开始焊接修复，选择与叶片材料成分和性能匹配的丝状材料，调整好焊接参数，实现对切割区域进行逐层堆焊，完成叶片修复。

其中，本实施例焊接可以采用激光、等离子、微弧等离子、高频次脉冲、脉冲冷焊或氩弧焊中焊接热源的一种对切割缺口进行逐层堆焊打印，当然上述焊接热源仅为优选方案，具体并不局限于该焊接热源，本实施例以提供氩弧焊作为焊接热源为例，在焊接过程中，通过热像仪实时观察熔池温度，通过实时调整焊接参数，以确保焊接层间温度控制在合理的范围内；

进一步地，本实施例焊接中对切割缺口进行3D打印通过软件控制，基于现有3D技术的堆层打印技术，形成的堆层大于叶片的界面宽度，要预留一定的加工余量，以用于加工；如此在所有叶片完成堆积打印后，便于对叶片进行相应的加工，以确定修复及重构尺寸满足要求；

8)滚轮架旋转：在选定叶片焊接完成后，使滚轮支架按照程序自动旋转一定角度，将焊接后的叶片旋转离开该焊接工位，再对旋转至该焊接工位的叶片，重复执行步骤3)至步骤7)，以此重复，将所有末级叶片统一切割成缺口后再进行逐层堆焊打印；

9)焊后热处理：对末级叶片堆焊区域进行焊后热处理；

10)3D扫描对比：步骤9)焊后热处理后，再对加工完成后的叶片进行3D扫描、建模，将该数据与原始态扫描模型或新设计的3D模型进行对比检查，采用机械加工或打磨、无损检测、抛光加工去除余量，确认误差满足要求，从而实现整个末级叶片基体的修复。

当所有叶片焊接完成后还包括以下步骤：

S1.焊后加工：焊后通过加工工具对叶片焊接部位进行粗加工，使其具备无损检测的条件；

S2.无损检测：使用渗透、UT或RT等检测手段，配合覆膜金相、硬度等无损检测方法，对焊接修复部位进行检测，检测合格后执行以下步骤S3-S5工序:

S3.钳工修磨：精修叶片，完成叶片型面、型线的加工；

S4.渗透检测：对加工后的叶片进行渗透检测，以防止加工产生表面缺陷；

S5.3D扫描：对加工完成后的叶片进行3D扫描，并和切割之前扫描的原始态扫描模型数据进行数据比对，检测修复前后焊接变形、加工误差，确认误差满足要求，从而实现整个末级叶片完整修复；

当上述完成时，搭建临时封闭工棚，将滚轮架和转子包围起来，再完善以下步骤：

S6.喷砂：使用喷砂设备，对叶片进行喷砂处理，达到粗糙度要求；

S7.喷涂：调用喷涂程序，使用喷涂设备(热喷涂或其它喷焊方法)，配合转子自动旋转，在所需喷涂的位置，逐片完成热喷涂的制备。

S8.检测：再次运行3D扫描并建模，检测涂层厚度情况，并形成检测数据。

实施例二

本实施例提供了一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，用以对整级叶片的再制造，即修复损伤的叶片基体至满足要求后，再对叶片进行司太立合金的堆焊；本实施例的自动化修复及再制造工艺包括如下步骤：

1)设备准备：将大吨位滚轮支架放置在电厂或车间一安全、稳定位置，调整滚轮支架高度、开档位置，将含有叶片的整体转子吊装在滚轮支架上，调整转子处于水平状态，并使用连接盘、联轴器将转子轴的一端与滚轮支架的动力盘刚性固定，同时将机器人、滚轮支架及切割设备的电缆连接好，并上电检测无异常；

2)焊前预处理：选择损伤最大的叶片作为标样叶片，去除标样叶片基体表面杂质，具体可采用抛磨工具对需要扫描的叶片进行抛磨处理，将叶片上的浮锈、附着物，并进行扫描前的贴点、白化等处理，以使其具备扫描条件；或按照要求布置好3D扫描所需的点标，以保证3D扫描设备能够顺利检测；

3)3D扫描并建模：利用3D扫描设备对选定好的叶片进行3D扫描，编制扫描轨迹程序，机器人对选定的叶片开始进行扫描，并将扫描信息传送至服务器计算机，并通过逆向工程、路径规划软件确定出需要切割的部位并规划出切割路径；

4)切割：机器人按照设定的切割部位及切割路径进行切割；在进行叶片切割前，先使得机器人，试运行切割程序，机器人空走无误后再按照指定的切割部位对叶片开始切割，以确保切割程序能够准确运行；确认无误后，采用将预制好的挡板放置在被切割叶片背后进行切割，用于防止损伤其它叶片，利用切割设备按照预设好的切割程序进行切割；

其中，作为优选，本实施例切割采用水刀切割，切割时叶片基体温度＜200℃，热影响区＜0.5mm，由于采用低热影响切割方法，在切割面几乎没有氧化物产生，是一种可直接进行焊接的切割方法，简化了汽轮机叶片现场修复及再制造难度，实用性好；

5)无损检测：步骤4)切割完成后，停止切割设备；人工对切割部位进行渗透检测，以确认损伤部位被完全切割去除；

其中，当步骤5)无损检测确认损伤部位没有被完全切割去除时，需调整切割区域，重新执行步骤4)切割过程，至到步骤5)无损检测合格；具体涉及程序修正过程，当步骤5)无损检测切割后的叶片基体能够满足焊接要求时，不需要修复切割路径；当步骤5)无损检测切割后的叶片基体能够不满足焊接要求时，需修复3D模型中的切割区域和切割路径，至到步骤5)无损检测确认损伤部位被完全切割去除；

6)焊前扫描；对切割后的叶片缺口进行3D扫描，并通过计算机配套软件采集扫描数据并使用逆向工程软件及路径规划软件处理后形成堆积轨迹路径，并编制焊接程序，设置好焊接设备的焊接参数；

7)基体焊接：无损检测合格后，按照规划好的焊接路径，启动调整好参数的焊接设备，使机器人自动按照所述规划路径对切割缺口进行逐层堆焊打印；具体地，本实施例采用机器人送丝或送粉的焊接修复，选择与叶片同材质的丝状焊接材料，调整好焊接参数，实现对切割区域进行堆积打印，包括以下步骤：

A1.抛磨加工：对基体已经打印的部位进行抛磨加工，具备再次扫描的条件；

A2.无损检查：对基体堆焊部分进行PT等检测，确认无缺陷显示；当有缺陷显示时，手工对其进行消缺处理。

A3.3D扫描：对已经堆焊完成的修复部位进行3D扫描、逆向建模及路径规划，完成堆焊司太立合金的相关准备：

A4.司太立焊接：无损检测合格后，按照规划好的焊接路径，启动调整好焊接司太立合金焊接参数的维护等离子设备，使机器人按照所述路径进行司太立合金耐蚀层的堆焊打印；具体的，本司太立耐蚀层堆焊实施列采用丝状材料；

其中，本实施例焊接可以采用激光、等离子、微弧等离子、高频次脉冲、脉冲冷焊或氩弧焊中焊接热源的一种对切割缺口进行逐层堆焊打印，当然上述焊接热源仅为优选方案，具体并不局限于该焊接热源，本实施例以微弧等离子作为焊接热源为例，在焊接过程中，通过热像仪实时观察熔池温度，通过实时调整焊接热输入，以确保焊接层间温度控制在合理的范围内；

进一步地，本实施例焊接中对切割缺口进行3D打印通过软件控制，基于现有3D技术的堆层打印技术，形成的堆层大于叶片的界面宽度，要预留一定的加工余量，以用于加工；如此在所有叶片完成堆积打印后，便于对叶片进行相应的加工，以确定重构尺寸满足要求；

8)滚轮架旋转：在选定叶片焊接完成后，滚轮支架按照程序自动旋转一定角度，将焊接后的叶片旋转离开，其它待修复叶片旋转至该焊接工位，逐步重复执行步骤3)至步骤7)，以此重复，将所有叶片统一切割成缺口后再进行逐层堆焊打印；

其中，还包括焊后热处理：按照相关热处理工艺参数执行，对起始叶片堆焊区域进行焊后热处理完成后，按照上述滚轮支架带动叶片转子自动旋转，旋转至一定角度以保证热处理设备的电缆不被影响，再对上述重复执行步骤3)至步骤7)的其它堆积打印后的叶片进行焊后热处理；

当所有叶片焊接完成后还包括以下步骤：

S1.焊后加工：焊后通过加工工具对叶片焊接部位进行粗加工，使其具备无损检测的条件；

S2.无损检测：使用渗透、UT或RT等检测手段，配合覆膜金相、硬度等无损检测方法，对焊接修复部位进行检测，检测合格后执行以下步骤S3-S5工序:

S3.钳工修磨：精修叶片，完成叶片型面、型线的加工；

S4.渗透检测：对加工后的叶片进行渗透检测，以防止加工产生表面缺陷；

S5.3D扫描：对加工完成后的叶片进行3D扫描，并和切割之前扫描的原始态扫描模型数据进行数据比对，检测修复前后焊接变形、加工误差等，确认误差满足要求，从而实现整个末级叶片完整再制造；

综上所述，本发明汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，可以用于汽轮机旧叶片的修复，也可以用于新设计叶片或旧叶片的再制造或重构，采用机器人自动化切割、3D打印及焊后热处理等环节以实现对损伤后的叶片进行切割后再制造重构，通过各环节步骤层层递进拼接实现快速高效、高质量的解决叶片水蚀损伤修复及叶片修复升级等问题，将叶片缺陷去除与焊接统一了起来，是一种简便、高效对受损叶片进行可靠修复及再制造的方法，填补了同行业对于汽轮机末级叶片的现场修复及再制造的技术空白，具有很好的应用前景和推广使用价值，在核电汽轮机、火电汽轮机、工业透平以及水轮机叶片的修复及再制造技术领域，均具有广泛的推广意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)设备准备：调整滚轮支架高度和支架开档距离，将含有叶片的整体转子吊装在滚轮支架上，将转子调至水平状态，并将转子轴的一端与滚轮支架的动力盘连接，同时将机器人、滚轮支架及切割设备的电缆连接好；

2)焊前预处理：选取具有损伤的叶片作为标样叶片，去除该标样叶片基体表面杂质，以使其具备扫描条件；或按照要求布置好3D扫描所需的点标，以保证3D扫描设备能够顺利检测；

3)3D扫描并建模：利用3D扫描设备对选定好的叶片进行3D扫描，并通过计算机配套的逆向工程、路径规划软件获得叶片需要切割的部位并规划出切割路径；

4)切割：利用机器人按照设定的切割部位及切割路径进行切割；

5)无损检测：步骤4)切割完成后，对切割部位表面进行渗透检测，以确认损伤部位被完全切割去除，即确定标样叶片的完整切割区域和路径；

6)焊前扫描；对切割后的叶片缺口进行3D扫描，并通过计算机逆向工程软件及路径规划软件处理后形成堆积轨迹路径，并编制焊接程序，设置好焊接设备的焊接参数；

7)焊接：对叶片切割缺口区域进行3D打印，按照规划焊接路径，机器人自动按照所述规划路径对切割缺口进行逐层堆焊打印；

8)滚轮架旋转：在选定叶片焊接完成后，使滚轮支架按照程序自动旋转一定角度，将焊接后的叶片旋转离开该焊接工位，再对旋转至该焊接工位的叶片，重复执行步骤3)至步骤7)，以此重复，实现所有叶片的打印修复；

9)焊后热处理：使用预设热处理装置对叶片堆焊区域进行焊后热处理；

10)焊后加工：对步骤9)处理完成后叶片进行3D扫描，将扫描数据的模型与原始态扫描模型或新设计的3D模型进行对比检查，采用机械加工、抛光加工去除余量，直至满足公差要求，从而实现整个叶片的修复及再制造。

2.根据权利要求1所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：步骤4)中切割采用水刀切割或等离子水雾切割或激光切割中的一种，以使切割时叶片基体温度＜200℃，热影响区＜0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：步骤4)中切割过程中采用将预制好的挡板放置在被切割叶片背后进行保护，用于防止叶片被切割穿透的过程中损伤其它叶片。

4.根据权利要求1所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：步骤7)焊接采用激光、等离子、微弧等离子、高频次脉冲、脉冲冷焊或氩弧焊中焊接热源的一种对切割缺口进行逐层堆焊打印。

5.根据权利要求1所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：步骤2)选择损伤最大的叶片作为切割标样，其3D切割轨迹路径可在修正后覆盖其它同一级叶片的切割。

6.根据权利要求4所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：步骤7)焊接过程中，通过热像仪实时观察熔池温度。

7.根据权利要求1所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：步骤7)通过软件控制的机器人实现对切割缺口进行3D打印，形成的堆层宽度大于叶片切割截面的界面宽度。

8.根据权利要求1所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：当步骤5)无损检测确认损伤部位没有被完全切割去除时，需调整切割区域，重新执行步骤4)切割过程，至到步骤5)无损检测合格。

9.根据权利要求8所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：当步骤5)切割后对叶片基体切割面进行检查能够满足焊接要求时，不需要修复切割路径；当步骤5)切割后的叶片基体不满足焊接要求时，需修复3D模型中的切割区域和切割路径，至到步骤5)无损检测确认损伤部位被完全切割去除。

10.根据权利要求1所述的汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法，其特征在于：步骤10)中在机械加工前还包括对加工后的叶片进行无损检测，无损检测包含有硬度检测、金相检测、超声波检测、渗透检测、射线检测、静频率检测以及叶片3D扫描的尺寸检测。