CN112077310B - 单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装 - Google Patents

单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装 Download PDF

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Abstract

本发明属于航空发动机热端零部件修复技术领域，涉及一种单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装，该方法采用激光选区熔化或电子束选区熔化工艺完成修复，其借助工装使叶片可置于激光选区熔化或电子束选区熔化设备成形区域并在叶尖处进行成形，通过三维扫描获取数据进行逆向建模得到需要修复成形的模型及相关位置信息，并设计相应的工装与叶片装夹，其结构和形式不限，工装可以用来完成叶片装夹，辅助定位及位置校准；定位校准后进行打印修复成形，最后完成后处理及检测；良好地控制了叶片修复的定位精度，且具有热输入小、晶粒细小力学性能好、变形小、表面粗糙度好、尺寸精度高、近净成形无需机加、成形快速高效等优点。

Description

单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装
技术领域
本发明属于航空发动机维修技术领域，涉及发动机热端零部件的修复，具体涉及单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装，特别涉及一种单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖的激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)修复方法及修复用工装。
背景技术
单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片工作环境高温高压，其叶尖部分极易受损，需要进行大量的叶尖修复工作。传统的修复方法是采用激光焊等焊接工艺在叶片顶部堆焊，然后进行机加工、打磨去除多余材料，完成修复。这种方法存在焊接变形大、热输入大影响叶片组织性能、表面粗糙度差、尺寸精度差、机加难度大、效率低、成本高等诸多问题。因此迫切需要一种新的叶片叶尖修复方法，解决这些问题。激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)是新型增材制造工艺，具有热输入小、晶粒细小力学性能好、变形小、表面粗糙度好、尺寸精度高、近净成形无需机加、成形快速高效等优点，将激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)应用于叶片叶尖修复将解决传统修复方法的各种问题。然而激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)是用来直接制造零件的工艺，此前并无用于零件修复的方法，要利用其进行叶片叶尖修复需要克服诸多难题：零件的装夹定位难、零件对设备工艺过程有干涉、修复部分无三维数模、零件打印时激光、电子束难以准确定位于修复区域、打印材料与母材结合等。
发明内容
本发明的目的是：提供一种单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装，实现将激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)用于零件修复的技术突破，良好控制叶片修复的定位精度，提升修复工作的效率和质量。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一方面，本发明提供一种单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，所述修复方法利用激光选区熔化或电子束选区熔化来对单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖进行修复；通过激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备在叶片的叶尖表面进行逐层铺粉并利用激光或电子束扫描成形。
所述修复方法包含以下步骤：
步骤一、工装设计与叶片装夹：工装结构和形式不限，所述工装安装于激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备安装基板上，装夹并辅助定位叶片，对叶片位置进行校准，并完成铺粉、调平操作；并辅助激光选区熔化或电子束选区熔化对叶片叶尖修复；
工装可设计为各种不同的结构和形式，本发明诉述的工装形式只是一种示例，工装设计原理为工装可装夹固定叶片，工装可安装于激光选区熔化(SLM)或电子束选区熔化(EBM)设备原本安装基板的位置并可完成铺粉、调平等操作，设备可在工装中叶片的叶尖表面进行逐层铺粉及激光或电子束扫描成形，同时可以利用工装的部分结构进行定位，在工装的一些区域完成位置校准。
步骤二、表面磨平：将叶片固定在工装上，将叶片与工装顶部磨削齐平；
步骤三、三维扫描：将保持装夹状态的叶片与工装整体进行三维扫描，获得完整的点云数据，并测量确定叶片、工装间的相对位置；
步骤四、逆向建模：利用点云数据进行几何重构，进行逆向建模，获得叶片连同工装的三维数字模型，在叶片顶部待修复的叶尖处，建立待修复部分的三维模型；
步骤五、打印空间定位：完成叶片及工装的三维数字模型在激光选区熔化或电子束选区熔化工艺的模型处理软件中的打印空间定位，将叶片叶尖待修复部分的三维模型设定为打印零件；
步骤六、修复材料选择及工艺参数设定：
材料：激光选区熔化使用粒度范围10-75um的单晶或定向凝固材料粉末；电子束选区熔化使用粒度范围40-150um的单晶或定向凝固材料粉末；
工艺参数：激光选区熔化铺粉层厚20-90um，电子束选区熔化铺粉层厚60-200um，在叶尖修复打印的主体部分采用的参数：激光功率100-250W，激光扫描速度600-1500mm/s，扫描线间距0.08-0.14mm；在叶尖电子束选区熔化修复打印的主体部分采用的参数：电子束预热温度900-1050℃，电子束束流8-40mA，聚焦电流10-200mA，扫描速度5-50m/s，填充间距0.2-1.5mm；
步骤七、位置校准：测量位置校准图形实际位置与软件打印空间中的位置偏差，将偏差补偿回软件打印空间中，调整叶片叶尖修复部分三维模型的位置；
步骤八、打印修复成形：将数据导入激光选区熔化或电子束选区熔化设备，将叶片连同工装安装好，操作设备完成调平、铺粉、打印，将叶片叶尖待修复部分打印在叶片顶部，对叶片叶尖进行修复；
步骤九、后处理：对修复区域进行铣削、磨削、打磨、抛光或喷砂，使其表面质量达到叶片修复要求。
所述修复方法还包括对叶片叶尖修复部分进行检测的步骤：使用工业CT、X射线照相、渗透检测、成形过程监控、超声检测等无损检测方法检测叶片叶尖修复部分是否存在缺陷。
步骤二可以将叶片及工装装夹好后再磨削，也可以先分别磨削叶片和工装后再装夹，使磨削后的叶片及工装的顶部处于同一平面。
步骤三中通过测量叶片与工装、工装各部分之间的距离及角度数据来确定叶片、工装的相对位置。所测量的数据可以是各种不同种类的数据，包括但不局限于距离、角度数据。
步骤三在工装装夹好叶片后但未安装在激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备中时进行三维扫描，也可以在工装装夹好叶片后并且已经安装在设备中时进行三维扫描。
步骤五利用步骤三中获得的叶片、工装间的相对位置，调整叶片、工装在软件的打印空间坐标系中的坐标，保持其的相对位置，并使工装在X、Y方向上与打印空间的基板平面对齐，使叶片叶尖顶部表面在Z方向上与打印空间的基板平面对齐。
步骤七在工装表面打印位置校准图形，图形形状尺寸及数量不限，方便测量即可，测量位置校准图形在软件打印空间内的位置，以及打印后在工装上的实际位置，计算出位置偏差。
所述修复方法可同时修复的叶片数量没有具体限定，其取决于所使用的激光选区熔化(SLM)或电子束选区熔化(EBM)设备的成形区域尺寸及叶片尺寸。
另一方面，本发明提供一种单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复工装，所述涡轮转子叶片叶尖修复工装包括侧基板3、上基板4、基板底座5、垫块6、压板7、基块9；
侧基板3是工装的侧面基板，用于支撑和固定上基板4和基板底座5，形状为长方形，尺寸根据叶片尺寸而定；
上基板4长宽高与基板底座5相同，在叶片安装位置设置有与叶片叶尖同尺寸形貌的通孔；
基板底座5的长、宽与激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备成形舱横截面长、宽等同，若选用激光选区熔化设备，则基板底座5四个边角处有螺纹孔，用于螺栓与设备成形舱升降平台连接，若选用电子束选区熔化设备，基板底座四个边角可不开孔；
垫块6焊接在基板底座5上，并加工螺纹孔，螺栓压紧压板7，拧入垫块中，使压板7压紧叶片；
压板7为不规则板状，形状与叶片缘板外形一致，用于夹紧和固定叶片2；
所述的基块9焊接于基板底座5表面，两块基块9夹角为90°直角放置；所述的基块9表面打印有位置校准图形，所述位置校准图形为定位块10，定位块10形状尺寸及数量不限，用于计算位置偏差进行所述步骤七的位置校准。
优选地，所述基板底座5厚度≥5mm。
优选地，所述的工装材料为304、316L不锈钢或者GH4169、GH3536高温合金。
本发明的有益效果是：
本发明适用所有类型航空发动机涡轮转子叶片，包括但不限于：涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋浆发动机、涡轮轴发动机等类型。
本发明适用于单晶及定向凝固材料所有牌号的航空发动机涡轮转子叶片修复。
本发明中修复材料选择适用所有牌号的单晶及定向凝固材料。
本发明中激光选区熔化(SLM)及电子束选区熔化(EBM)都适用。
本发明克服激光选区熔化(SLM)和电子束选区熔化(EBM)工艺直接修复零件时因束斑直径小以及零件损伤尺寸、形貌和位置的多样性和个性化而存在的修复定位难、修复轨迹与编程困难等工艺难点，通过对叶片叶尖待修复部位的形貌、尺寸的标准化设计和加工，以及设计专用的修复工装装夹叶片和辅助定位叶尖，突破了选区熔化工艺只能用于零件制造不能用于零件修复的局限，良好地控制了叶片修复的定位精度，且上述两种工艺方法自身具有的热输入小、晶粒细小力学性能好、变形小、表面粗糙度好、尺寸精度高、近净成形无需机加、成形快速高效等优点，提升了修复工作的效率和质量。发挥出选区熔化尺寸精度高、变形小、表面粗糙度好、批量生产(一次修复最多达12件叶片)、综合修复效率高等优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是装夹叶片后的工装形貌示意图；
图2是工装结构示意图；
图3是工装夹持叶片的结构示意图；
图4是叶尖修复部分三维模型的结构示意图；
图5是打印空间定位的示意图；
图6是打印定位块的示意图；
其中，1为工装、2为叶片、2-1为叶片叶尖、3为侧基板、4为上基板、5为基板底座、6为垫块、7为压板、8为螺栓、9为基块、10为定位块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
请参阅图1至图6，本发明方法对应设计的工装包括侧基板3、上基板4、基板底座5、垫块6、压板7、螺栓8和基块9；
侧基板3是工装的侧面基板，用于支撑和固定上基板和基板底座，形状为长方形，基板尺寸根据叶片尺寸而定；
上基板4长宽高与基板底座相同，在叶片安装位置设置有与叶片叶尖同尺寸形貌的通孔；
如图2和图3，基板底座5厚度≥5mm，长、宽与激光选区熔化(SLM)或电子束选区熔化(EBM)设备成形舱横截面长、宽等同，若选用激光选区熔化(SLM)设备，则基板底座5四个边角处有螺纹孔，可用螺栓与设备成形舱升降平台连接，若选用电子束选区熔化(EBM)设备，基板底座四个边角可不开孔；
垫块6焊接在基板底座5上，并加工螺纹孔，螺栓压紧压板，拧入垫块中，使压板压紧叶片；
压板7为不规则板状，形状根据叶片缘板外形一致，用于夹紧和固定叶片2；
所述的基块9焊接于基板底座5表面，两块基块9夹角为90°直角放置；所述的基块9表面打印有位置校准图形即定位块10，定位块10形状尺寸及数量不限，方便测量位置计算位置偏差即可。
实例一
采用EOS M290激光选区熔化(SLM)设备修复某型发动机DD32单晶涡轮叶片叶尖磨损损伤，具体步骤如下：
S1、工装设计与叶片装夹：设计一种工装用来辅助叶片定位、夹持及激光选区熔化(SLM)修复：
侧基板3是工装的侧面基板尺寸为252mm×252mm×5mm，用于支撑和固定上基板和基板底座，形状为长方形，基板尺寸根据叶片尺寸而定；
上基板4长宽高与基板底座相同，在叶片安装位置设置有与叶片叶尖同尺寸形貌的通孔；
基板底座5的尺寸为252mm(长)×10mm(宽)×125mm(高)，基板底座四个边角处有M8螺纹孔，可用螺栓与设备成形舱升降平台连接；
垫块6的尺寸为84mm(长)×40mm(高)、宽度为两种规格(26mm和9.6mm)，垫块焊接在基板底座上，并加工M5螺纹孔，螺栓压紧压板，拧入垫块中，使压板压紧叶片；根据垫块6的尺寸，可一次性修复10或者12件叶片；
压板7为不规则板状，厚度为3mm，形状根据叶片缘板外形一致，用于夹紧和固定叶片；
螺栓8为M5标准螺栓，用于配合垫块和压板来夹紧和固定叶片；
所述的基块9的尺寸为150mm(长)×50mm(宽)×120mm(高)，焊接于基板底座表面，两块基块夹角为90°直角放置。
工装及其组件材料为316L不锈钢。
S2、表面磨平：将叶片固定在工装上后，用磨床将叶片与基块顶部磨削齐平，磨削后表面粗糙度达到Ra1.6um，平面度达到0.1mm，也可以先分别磨削叶片和工装后再装夹，需要使磨削后的叶片及基块顶部处于同一平面。
S3、三维扫描：将保持装夹状态的叶片与工装整体进行三维扫描，获得完整的点云数据，并测量叶片与基块各侧面之间的距离、角度等数据，测量基块各侧面与基板底座各侧面的距离、角度等数据，确定叶片、基块、基板底座间的相对位置。所测量的数据可以是各种不同种类的数据，包括但不局限于距离、角度数据。
S4、逆向建模：将三维扫描所获得的点云数据进行噪点去除，表面光顺，几何重构，完成逆向建模，获得叶片连同工装的三维数字模型，在叶片顶部需要修复的叶尖处，利用三维建模软件设计出修复部分的三维模型。
S5、打印空间定位：将叶片连同工装的三维数字模型导入激光选区熔化(SLM)工艺的模型处理软件中，利用S3中获得的叶片、基块、基板底座间的相对位置，调整叶片、基块、基板底座在软件的打印空间坐标系中的坐标，保持三者的相对位置，并使基板底座在X、Y方向上与打印空间的基板平面对齐，使基块顶部表面在Z方向上与打印空间的基板平面对齐，完成叶片及工装的三维数字模型在模型处理软件中的打印空间定位，将叶片叶尖修复部分的三维模型设定为打印零件。
S6、修复材料选择及工艺参数设定：
材料：激光选区熔化(SLM)使用粒度范围10-75um的DD32单晶合金粉末；
工艺参数：根据材料选用激光选区熔化(SLM)铺粉层厚35um，在叶尖修复打印的主体部分采用的参数：激光功率150W，激光扫描速度1000mm/s，扫描线间距0.10mm。
S7、位置校准：将叶片连同工装安装在激光选区熔化(SLM)中，安装位置与设备所需基板的安装位置一致，使用激光选区熔化(SLM)工艺的模型处理软件及设备，在基块9表面打印位置校准图形即定位块10，定位块10形状尺寸及数量不限，方便测量即可，测量定位块10在软件打印空间内的位置，以及打印后在基块9上的实际位置，计算出位置偏差，将偏差补偿回软件打印空间中，相应地调整叶片叶尖修复部分三维模型的位置。
S8、打印修复成形：完成叶片叶尖修复部分三维模型的切片处理、工艺参数设定，将数据导入激光选区熔化(SLM)设备，将叶片连同工装安装在激光选区熔化(SLM)设备中，安装位置与设备所需基板的安装位置一致。操作设备完成调平、铺粉、打印，将叶片叶尖修复部分打印在叶片顶部，实现对叶片叶尖的修复。
S9、后处理：将修复完成的叶片从工装上取下，对修复区域进行铣削、磨削、打磨、抛光或喷砂，使其表面质量达到叶片修复要求。
S10、检测：使用工业CT、X射线照相、渗透检测、成形过程监控、超声检测等无损检测方法检测叶片叶尖修复部分是否存在缺陷。
实例二
采用Arcam A2X电子束选区熔化(EBM)设备修复某型发动机DZ125定向凝固合金涡轮叶片叶尖磨损损伤，具体步骤如下：
S1、工装设计与叶片装夹：设计一种工装用来辅助叶片定位、夹持及电子束选区熔化(EBM)修复：
侧基板3是工装的侧面基板尺寸为210mm×210mm×5mm，用于支撑和固定上基板和基板底座，形状为长方形，基板尺寸根据叶片尺寸而定；
上基板4长宽高与基板底座相同，在叶片安装位置设置有与叶片叶尖同尺寸形貌的通孔；
基板底座5的尺寸为210mm(长)×10mm(宽)×125mm(高)；
垫块6的尺寸为84mm(长)×40mm(高)、宽度为两种规格(26mm和9.6mm)，垫块焊接在基板底座上，并加工M5螺纹孔，螺栓压紧压板，拧入垫块中，使压板压紧叶片；根据垫块6的尺寸，可一次性修复10或者12件叶片；
压板7为不规则板状，厚度为3mm，形状根据叶片缘板外形一致，用于夹紧和固定叶片；
螺栓8为M5标准螺栓，用于配合垫块和压板来夹紧和固定叶片；
所述的基块9的尺寸为150mm(长)×50mm(宽)×120mm(高)，焊接于基板底座表面，两块基块夹角为90°直角放置。
工装及其组件材料为GH4169高温合金。
S2、表面磨平：将叶片固定在工装上后，用磨床将叶片与基块顶部磨削齐平，磨削后表面粗糙度达到Ra1.6um，平面度达到0.1mm，也可以先分别磨削叶片和工装后再装夹，需要使磨削后的叶片及基块顶部处于同一平面。
S3、三维扫描：将保持装夹状态的叶片与工装整体进行三维扫描，获得完整的点云数据，并测量叶片与基块各侧面之间的距离、角度等数据，测量基块各侧面与基板底座各侧面的距离、角度等数据，确定叶片、基块、基板底座间的相对位置。所测量的数据可以是各种不同种类的数据，包括但不局限于距离、角度数据。
S4、逆向建模：将三维扫描所获得的点云数据进行噪点去除，表面光顺，几何重构，完成逆向建模，获得叶片连同工装的三维数字模型，在叶片顶部需要修复的叶尖处，利用三维建模软件设计出修复部分的三维模型。
S5、打印空间定位：将叶片连同工装的三维数字模型导入电子束选区熔化(EBM)工艺的模型处理软件中，利用S3中获得的叶片、基块、基板底座间的相对位置，调整叶片、基块、基板底座在软件的打印空间坐标系中的坐标，保持三者的相对位置，并使基板底座在X、Y方向上与打印空间的基板平面对齐，使基块顶部表面在Z方向上与打印空间的基板平面对齐，完成叶片及工装的三维数字模型在模型处理软件中的打印空间定位，将叶片叶尖修复部分的三维模型设定为打印零件。
S6、修复材料选择及工艺参数设定：
材料：电子束选区熔化(EBM)使用粒度范围40-150um的DZ125定向凝固合金粉末；
工艺参数：根据材料选用电子束选区熔化(EBM)铺粉层厚120um，在叶尖修复打印的主体部分采用的参数：电子束预热温度985℃，电子束束流25mA，聚焦电流150mA，扫描速度10m/s，填充间距0.40mm。
S7、位置校准：将叶片连同工装安装在电子束选区熔化(EBM)设备中，安装位置与设备所需基板的安装位置一致，使用电子束选区熔化(EBM)工艺的模型处理软件及设备，在基块9表面打印位置校准图形即定位块10，定位块10形状尺寸及数量不限，方便测量即可，测量定位块10在软件打印空间内的位置，以及打印后在基块上的实际位置，计算出位置偏差，将偏差补偿回软件打印空间中，相应地调整叶片叶尖修复部分三维模型的位置。
S8、打印修复成形：完成叶片叶尖修复部分三维模型的切片处理、工艺参数设定，将数据导入电子束选区熔化(EBM)设备，将叶片连同工装安装在电子束选区熔化(EBM)设备中，安装位置与设备所需基板的安装位置一致。操作设备完成调平、铺粉、打印，将叶片叶尖修复部分打印在叶片顶部，实现对叶片叶尖的修复。
S9、后处理：将修复完成的叶片从工装上取下，对修复区域进行铣削、磨削、打磨、抛光或喷砂，使其表面质量达到叶片修复要求。
S10、检测：使用工业CT、X射线照相、渗透检测、成形过程监控、超声检测等无损检测方法检测叶片叶尖修复部分是否存在缺陷。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述修复方法利用激光选区熔化或电子束选区熔化来对单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖进行修复；通过激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备在叶片的叶尖表面进行逐层铺粉并利用激光或电子束扫描成形；所述修复方法包含以下步骤：
步骤一、工装设计与叶片装夹：所述工装安装于激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备安装基板上，装夹并辅助定位叶片，对叶片位置进行校准；并辅助激光选区熔化或电子束选区熔化对叶片叶尖修复；
所述修复工装包括侧基板（3）、上基板（4）、基板底座（5）、垫块（6）、压板（7）、基块（9）；
侧基板（3）是工装的侧面基板，用于支撑和固定上基板（4）和基板底座（5），形状为长方形，尺寸根据叶片尺寸而定；
上基板（4）长宽高与基板底座（5）相同，在叶片安装位置设置有与叶片叶尖同尺寸形貌的通孔；
基板底座（5）的长、宽与激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备成形舱横截面长、宽等同，若选用激光选区熔化设备，则基板底座（5）四个边角处有螺纹孔，用于螺栓与设备成形舱升降平台连接，若选用电子束选区熔化设备，基板底座四个边角可不开孔；
垫块（6）焊接在基板底座（5）上，并加工螺纹孔，螺栓压紧压板（7），拧入垫块中，使压板（7）压紧叶片；
压板（7）为不规则板状，形状与叶片缘板外形一致；
所述的基块（9）焊接于基板底座（5）表面，两块基块（9）夹角为90°直角放置；所述的基块（9）表面打印有位置校准图形，所述位置校准图形为定位块（10），定位块（10）用于计算位置偏差进行位置校准；
步骤二、表面磨平：将叶片固定在工装上，将叶片与工装顶部磨削齐平；采用以下任一方式：
a、将叶片及工装装夹好后再磨削；
b、先分别磨削叶片和工装后再装夹，使磨削后的叶片及工装的顶部处于同一平面
步骤三、三维扫描：将保持装夹状态的叶片与工装整体进行三维扫描，获得完整的点云数据，并测量确定叶片、工装间的相对位置；
步骤四、逆向建模：利用点云数据进行几何重构，进行逆向建模，获得叶片连同工装的三维数字模型，在叶片顶部待修复的叶尖处，建立待修复部分的三维模型；
步骤五、打印空间定位：完成叶片及工装的三维数字模型在激光选区熔化或电子束选区熔化工艺的模型处理软件中的打印空间定位，将叶片叶尖待修复部分的三维模型设定为打印零件；
步骤六、修复材料选择及工艺参数设定：
材料：激光选区熔化使用粒度范围10-75um的单晶及定向凝固材料粉末；电子束选区熔化使用粒度范围40-150um的单晶及定向凝固材料粉末；
工艺参数：激光选区熔化铺粉层厚20-90um，电子束选区熔化铺粉层厚60-200um，在叶尖修复打印的主体部分采用的参数：激光功率100-250W，激光扫描速度600-1500mm/s，扫描线间距0.08-0.14mm；在叶尖电子束选区熔化修复打印的主体部分采用的参数：电子束预热温度900-1050℃，电子束束流8-40mA，聚焦电流10-200mA，扫描速度5-50m/s，填充间距0.2-1.5mm；
步骤七、位置校准：测量位置校准图形实际位置与软件打印空间中的位置偏差，将偏差补偿回软件打印空间中，调整叶片叶尖修复部分三维模型的位置；
步骤八、打印修复成形：将数据导入激光选区熔化或电子束选区熔化设备，将叶片连同工装安装好，操作设备完成调平、铺粉、打印，将叶片叶尖待修复部分打印在叶片顶部，对叶片叶尖进行修复；
步骤九、后处理：对修复区域进行铣削、磨削、打磨、抛光或喷砂，使其表面质量达到叶片修复要求。
2.根据权利要求1所述的单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述修复方法还包括对叶片叶尖修复部分进行检测的步骤：使用工业CT、X射线照相、渗透检测、成形过程监控或超声检测无损检测方法检测叶片叶尖修复部分是否存在缺陷。
3.根据权利要求1所述的单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：步骤三中通过测量叶片与工装、工装各部分之间的距离及角度数据来确定叶片、工装的相对位置。
4.根据权利要求1所述的单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：步骤三在工装装夹好叶片后但未安装在激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备中时进行三维扫描，也可以在工装装夹好叶片后并且已经安装在设备中时进行三维扫描。
5.根据权利要求1所述的单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：步骤五利用步骤三中获得的叶片、工装间的相对位置，调整叶片、工装在软件的打印空间坐标系中的坐标，保持其的相对位置，并使工装在X、Y方向上与打印空间的基板平面对齐，使叶片叶尖顶部表面在Z方向上与打印空间的基板平面对齐。
6.根据权利要求1所述的单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述基板底座（5）厚度≥5mm。
7.根据权利要求1所述的单晶及定向凝固材料涡轮转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述工装的材料为304、316L不锈钢或者GH4169、GH3536高温合金。
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