CN115652300A - 典型零部件的激光熔覆修复装备结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种典型零部件的激光熔覆修复装备结构。其步骤包括修复前准备步骤、打底层和工作层激光熔覆步骤和熔覆层检测与评估步骤。修复前准备步骤：对待修复的燃气轮典型零部件进行探伤处理和显像处理，检测零部件的硬度和化学成分，缺陷处进行打磨；所述激光熔覆步骤是：先进行打底层熔覆，完成后进行工作层熔覆，以同轴送粉的方式进行零部件的熔覆修复；所述熔覆层检测与评估步骤为：熔覆后对熔覆面进行吹砂打磨和金相检测，观察熔覆层与母材结合的区域是否有裂纹、气孔等缺陷，以此来判断修复效果。本发明的典型零部件的激光熔覆修复装备结构，具有修复后的结构的热变形较小、涂层与基材冶金结合好等优点。

Description

典型零部件的激光熔覆修复装备结构

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机典型零部件的失效部分修复方法，特别是涉及一种典型零部件的激光熔覆修复装备结构。

背景技术

燃气轮机作为火车、轮船、飞机等大型机械的动力来源，它的维修和保养不仅能保证机械运作的安全，还能节约经济成本，叶片侵的、尖端摩擦和燃烧异常会引起的燃气涡轮发动机加速劣化，由于叶片摩擦，叶片涂层松弛引起的碎片水平的增加，导致燃烧室故障等，为了延长典型零部件的使用寿命，现阶段常常采用喷涂表面技术，类以前对于磨损、裂纹、烧蚀的燃气轮机热端部件典型零部件一般都做报废处理，也有些典型零部件在磨损、裂纹、烧蚀后采用一些常规的修复方法，但是采用改方法修复后效果不好稳定性较差，不能达到使用要求，修复后很难长时间服役。

目前在国内，很少有基于增材制造的方法对燃气轮机典型零部件的激光熔覆修复工艺，因此选择典型零部件的激光熔覆修复装备结构方法，其具有修复后的结构的热变形较小、涂层与基材冶金结合好等优点，既能节约经济成本，减少资源的浪费，而且还能提高或延长零部件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统处理磨损、烧蚀后的热端部件一般都做报废处理，对其修复后性能很难达到使用要求的不足，本发明给出了一种采用激光熔覆修复装备结构的方法，该修复方法采用激光熔覆工艺在典型零部件表面熔覆一层耐高温耐腐蚀的涂层，激光熔覆的结合程度的大小能表明激光熔覆修复对熔覆层，组织性能的影响，由于激光能量大，方向性好，其热影响非常小，而且通过激光熔覆结合的激光熔覆层与基材冶金结合较好，不会出现脱落的情况。

本发明给出的具体方案是：这种采用典型零部件的激光熔覆修复装备结构的方法，包括修复前准备步骤、打底层和工作层激光熔覆步骤和熔覆层检测与评估步骤，其特点是，所述修复前准备步骤包括。

清洗零部件，检测各部尺寸，对待修复的燃气轮典型零部件进行探伤处理。

清洗零部件，对零部件进行显像处理发现缺陷。

检测典型零部件的硬度和化学成分。

对缺陷处进行打磨，去除损伤部位的疲劳层，将磨损烧蚀部位清理干净，修复前对基材预热。

激光熔覆修复步骤为。

在激光熔覆过程中，以待修复典型零部件的一个面为一个熔覆区来进行熔覆作业，将该待修复典型零部件装夹在变位机上，以保证该零部件的稳定性和平面度，根据典型零部件的硬度和组成来选择合金粉末，熔覆一条后旋转工装再进行下一条熔覆，通过激光头的往复运动和零件的旋转来完成整个面的熔覆，然后再用相同方法进行待修复典型零部件的下一个面的熔覆。

采用同轴同步送粉的方式进行修复部位的熔覆，在熔覆过程中，往往先出粉末再出激光，以便能够使缺陷处的熔覆层累积一定厚度，变位机装卡需熔覆的零部件外侧，这样就保证了该管的平面度，零部件两侧都装有可调节卡具，用以卡住典型零部件使其能随变位机一起转动。

在激光熔覆过程中，激光束沿着典型零部件纵向在圆弧面顶部来回运动，以光斑直径为3mm的光斑扫描辐射，激光束功率为600-750W，对应的能量密度为8.49KJ/cm2~10.62KJ/cm2时稀释率最佳，此时熔覆效果最好，搭接率33.3%，扫描速度3600m/分钟，保护气体采用氩气（99.99%）保护。

根据典型零部件的硬度和化学成分选择合金粉末；第一层为打底层，为Ni 基粉末，Ni合金粉末重量百分比取Ni+Co≥58-60%。

第一层熔覆完成后进行表层工作层熔覆，熔覆材料取Cr为18-20%，Mo为8-10%；C：1.0~1.6％，Cr：26~32％，Ni：2~5％，W：3~8％，Mn：0.2~0.5％，Si：1.0~1.4％，B：0.02~0.06％，Zr：0.05~0.10％，Ce：0.02~0.06％，Co：余量；以同轴送粉的方式进行典型零部件的熔覆修复，相比于侧向送粉，同轴送粉更容易到达激光光斑处，这样既可以简化工艺又可以提高粉末利用率。

在激光熔覆过程中，熔覆区所在典型零部件表面通高压氩气进行冷却，及时带走残余热量，更加有效地减小热影响。

采用本方法进行激光熔覆的优点是：流程完整操作简单，熔覆过程产生气孔等缺陷的几率变小，基体与熔覆层的结合度高，熔覆后的工件符合工业生产要求。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明流程图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：发明提供了一种典型零部件的激光熔覆修复装备结构，其特征具体包括如下步骤。

在对燃气轮机典型零部件进行修复时，需要了解部件上的主要缺陷的具体位置和数量，所以有必要在典型零部件的熔覆前对工件进行预处理，以便于进行针对性的激光熔覆操作，其工艺步骤如下。

清洗工件，测量各部分尺寸，对待修复的燃气轮典型零部件进行探伤处理，采用着色法进行渗透探伤处理。

渗透处理后，对零部件进行显像处理发现缺陷，进而知道缺陷的具体位置和数量。

检测典型零部件的硬度和化学成分。

对现象处缺陷进行打磨，将裂纹打磨成大小形状相同的V型，将磨损烧蚀部位清理干净，修复前对基材预热。

打底层激光熔覆修复步骤为：在激光熔覆过程中，以待修复典型零部件的一个缺陷为一个熔覆区来进行熔覆作业，将该待修复典型零部件用三角卡盘装夹在变位机上，以保证该零部件的平面度，根据典型零部件的硬度和组成来选择合金粉末，熔覆一条后旋转工装再进行下一条熔覆，通过激光头的往复运动和零件的旋转来完成整个面的熔覆，然后再用相同方法进行待修复典型零部件的下一个面的熔覆。

在激光熔覆过程中，熔覆层在惰性保护气的环境下减小裂纹、气孔等缺陷产生的概率，使得熔覆表面更光滑平整，输送保护气与粉末的时间差设为2000ms，使在惰性气体环境中熔覆，粉末与激光之间的时间差同样设定为2000ms，使缺口处积累一定量的粉末形成一定厚度的熔覆层。

在激光熔覆过程中，激光束沿着典型零部件纵向在面顶部来回运动，熔覆时工艺参数为：激光能量密度为9.81KJ/cm2，激光功率为700W左右，扫描速度设置为 6mm/s，送粉速率设置为16g/min，起光前先给待熔覆零部件表面通高压干燥空气。

根据典型零部件的硬度和化学成分选择合金粉末；第一层为打底层，为Ni基粉末，Ni合金粉末重量百分比取Ni+Co≥58-60%；第一层熔覆完成后进行表层工作层熔覆，熔覆材料取Cr为18-20%，Mo为 8-10%；C：1.0~1.6％，Cr：26~32％，Ni：2~5％，W：3~8％，Mn：0.2~0.5％，Si：1.0~1.4％，B：0.02~0.06％，Zr：0.05~0.10％，Ce：0.02~0.06％，Co：余量。

熔覆层检测与评估步骤为：熔覆后对熔覆面进行吹砂打磨，表面高点用角磨打平，对修复后的零部件随机取样进行金相检测，通过金相组织形貌，来观察熔覆层与母材结合的区域是否有裂纹、气孔等缺陷，以此来判断修复效果。

熔覆后检测并记录，检测结果如果没有裂纹、气孔、并且金相组织致密无缺陷，即满足工程应用的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种典型零部件的激光熔覆修复装备结构，其特征在于：包括以下步骤：（a）修复前的准备；（b）打底层和工作层激光熔覆步骤；（c）熔覆层检测与评估步骤。

2.根据权利要求1所述（a）修复前的准备步骤，其特征在于，所述（a）修复前的准备步骤步骤为：修复前对零部件进行清洗，检测各部尺寸，对待修复的 燃气轮典型零部件进行探伤处理，清洗零部件，对零部件进行显像处理发现缺陷，去除和打磨典型零部件的损伤部位的烧蚀层，使表面平整光滑，修复前对基材预热，减少裂纹和气泡的产生。

3.根据权利要求1所述（b）打底层和工作层激光熔覆步骤，其特征在于，所述（b）打底层激光熔覆步骤为：将该待修复典型零部件装夹在变位机上，根据典型零部件的硬度和组成成分选择合金粉末；第一层为打底层，选择合金粉末为Ni基粉末，Ni合金粉末重量百分比计Ni+Co≥58-60%；Cr为18-20%，Mo为8-10%，在激光熔覆过程中，以待修复典型零部件的一个缺陷为一个熔覆区来进行熔覆作业，将该待修复典型零部件用三角卡盘装夹在变位机上，以保证该零部件的平面度，熔覆一条后旋转工装再进行下一条熔覆，通过激光头的往复运动和零件的旋转来完成整个面的熔覆，然后再用相同方法进行待修复典型零部件的激

光熔覆修复装备结构的下一个面的熔覆。

4.根据权利要求1所述（b）打底层和工作层激光熔覆步骤，其特征在于，所述（b）工作层激光熔覆步骤为：打底层熔覆完成后进行表层工作层熔覆，熔覆材料为Co基粉末，Co基粉末的重量百分比计Ni为 13%、Cr为18%、Mo为9%、Fe为3%、C为1.2%、Co为余量；在激光熔覆过程中，激光束沿着典型零部件纵向在面顶部来回运动，以光斑直径为3mm的光斑扫描辐射，激光束功率为600-750W，激光熔覆层厚度为0.6mm，输送保护气与粉末的时间差设为 2000ms，使在惰性气体环境中熔覆，粉末与激光之间的时间差同样设定为2000ms，使缺口处积累一定量的粉末形成一定厚度的熔覆层。

5.根据权利要求1所述（c）熔覆层检测与评估步骤，其特征在于，所述（d）熔覆层检测与评估步骤：（1）对修复后的部件进行表面机械加工处理；（2）对修复后的零部件随机取样进行金相检测；（3）观察熔覆层与母材结合的区域是否有裂纹、气孔等缺陷，以此来判断修复效果。

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