CN115722866A - 一种单晶叶片焊接盖板修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单晶叶片焊接盖板修复方法，磨削清除单晶叶片的受损盖板，对补焊盖板进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域，防止盖板补焊过程出现变形；将盖板长边与导叶搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊，防止点焊过程中焊液流入单晶叶片内部扰流柱间隙内；在距离盖板长边与导叶搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，气膜孔处涂注白色阻流剂，防止焊接过程中，出现钎料外溢，影响单晶叶片的结构功能；将钎料均匀涂于盖板相接处，并进行钎焊，完成盖板修复；本申请针对单晶叶片的结构特性以及用途，针对性提供退火热应力去除、间隔点焊和涂覆阻流剂，实现单晶叶片的修复，可操作性强，降低了单晶叶片维护成本。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机单晶叶片盖板焊接修复领域，具体涉及一种单晶叶片焊接盖板修复方法。
背景技术
单晶叶片是只有一个晶粒的铸造叶片，定向结晶叶片消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶界，使全部晶界平行于应力轴方向，从而改善了合金的使用性能。
现在含铼单晶空心叶片是涡轮发动机的首选和趋势，涡轮的叶片材料必须是镍铁合金，就是在正常浇铸的同时，利用电磁铁产生强大的定向磁场，未凝固高温合金在定向磁场的作用下向同方向漫漫凝固，最后形成所有原子排列一致的单晶体，而不是一般的钢材等是多晶体，这样排列整齐的材料才能承受高温。
某型航空发动机高导叶片结构为双联叶片结构，如图2所示，叶片上缘板(扰流柱)与盖板采用钎焊方式，叶片材料为DD5，盖板材料为GH536，如下图2所示，在长时间使用后，单晶叶片出现了盖板与缘板对接焊缝开裂、盖板掉块及鼓包等故障现象，,影响继续正常使用，常规操作为更换新的单晶叶片，但经济性很差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种单晶叶片焊接盖板修复方法，可操作性强，且降低了单晶叶片维护成本。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种单晶叶片焊接盖板修复方法，包括以下步骤：
磨削清除单晶叶片的受损盖板，对补焊盖板进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域；
将盖板长边与导叶搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊；
在距离盖板长边与导叶搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，气膜孔处涂注白色阻流剂；
将钎料均匀涂于盖板相接处，并进行钎焊，完成盖板修复。
进一步的，所述磨削清除单晶叶片的受损盖板时，判断所有受损盖板所需磨削量是否一致，若一致，则先进行粗磨后进行精磨直至受损盖板完全清除；
若不一致，则先进行粗磨的磨削量以磨削量较少的磨削量为标准进行粗磨，之后分别进行精磨。
进一步的，所述粗磨采用粗磨砂轮，粗磨深度为0.4mm，线速度为18m/s，进给速度为400mm/min；所述精磨采用精磨砂轮，精磨深度为0.1mm，线速度为18m/s，进给速度为200mm/min，修整量为0.0002mm/r。
进一步的，所述补焊盖板进行退火去应力处理的温度为1100℃。
进一步的，相接盖板之间的间隙为1mm。
进一步的，盖板设置于单晶叶片原盖板区域时，与盖板相接的导叶之间不贯通，且盖板宽度、翻边高度尺寸与导叶片缘板边缘齐平。
进一步的，所述点焊焊点间距为10mm。
进一步的，所述点焊能量为80～100J。
进一步的，所述红色阻流剂涂抹区域为距离对接焊缝3mm范围外，且涂注宽度为1-3mm。
进一步的，所述钎料为BCo44NiCrWB钎料与三氯乙烯粘接剂混合膏状，钎焊温度为1170-1190℃，并保温10-30min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种单晶叶片焊接盖板修复方法，磨削清除单晶叶片的受损盖板，对补焊盖板进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域，防止盖板补焊过程出现变形；将盖板长边与导叶搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊，防止点焊过程中焊液流入单晶叶片内部扰流柱间隙内；在距离盖板长边与导叶搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，气膜孔处涂注白色阻流剂，防止焊接过程中，出现钎料外溢，影响单晶叶片的结构功能；将钎料均匀涂于盖板相接处，并进行钎焊，完成盖板修复；本申请针对单晶叶片的结构特性以及用途，针对性提供退火热应力去除、间隔点焊和涂覆阻流剂，实现单晶叶片的修复，可操作性强，且降低了单晶叶片维护成本，通过焊接截面解剖满足单晶叶片参数标准。
附图说明
图1为本发明一种单晶叶片焊接盖板修复方法流程图；
图2为现有技术中单晶叶片结构示意图；
图3为本发明受损盖板磨削示意图；
图4为本发明实施例中左右盖板间隙示意图；
图5为本发明实施例中盖板长边与导叶搭接部位进行划线及点焊示意图；
图6为本发明实施例中钎焊局部解剖图；
图7为本发明实施例中另一钎焊局部解剖图；
图8为本发明实施例中另一钎焊局部解剖图。
图中：1、盖板；2、导叶；3、点焊焊点；4、扰流柱；5、盖板焊缝；6、受损盖板。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
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及上述附图中的术语“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图示或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。
本发明提供一种单晶叶片焊接盖板修复方法，如图1所示，包括以下步骤：
磨削清除单晶叶片的受损盖板6，对补焊盖板1进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域；
将盖板1长边与导叶2搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊；
在距离盖板1长边与导叶2搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，气膜孔处涂注白色阻流剂；
将钎料均匀涂于盖板1相接处，并进行钎焊，完成盖板修复。
优选的，如图3所示，所述磨削清除单晶叶片的受损盖板6时，本领域技术人员可以通过肉眼识别受损盖板6，进而能够判断所有受损盖板6所需磨削量是否一致，若一致，则先进行粗磨后进行精磨直至受损盖板6完全清除；若不一致，则先进行粗磨的磨削量以磨削量较少的磨削量为标准进行粗磨，之后对受损盖板6分别进行精磨，防止在清除受损盖板6的过程中损坏下侧结构。
优选的，所述粗磨采用粗磨砂轮，粗磨深度为0.4mm，线速度为18m/s，进给速度为400mm/min；所述精磨采用精磨砂轮，精磨深度为0.1mm，线速度为18m/s，进给速度为200mm/min，修整量为0.0002mm/r。
优选的，所述补焊盖板1进行退火去应力处理的温度为1100℃，防止在高温焊接的过程中，盖板1受高温作用，产生曲翘变形。
优选的，如图4所示，相接盖板1之间的间隙为1mm，本申通过大量实验，发现相接盖板1的间隙在1mm时，其结构强度和焊接效果是最好的。
优选的，盖板1设置于单晶叶片原盖板区域时，与盖板1相接的导叶2之间不贯通，且盖板1的宽度、翻边高度尺寸与导叶2缘板边缘齐平。
优选的，如图5所示，所述点焊焊点3间距为10mm，本申通过大量实验，当点焊焊点3间距过大时，其焊接的结构强度会下降，点焊焊点3间距过小时，焊接过程中的焊液会过多，形成异形结构，影响单晶叶片的参数；进一步的，所述点焊能量为80～100J。
优选的，所述红色阻流剂涂抹区域为距离对接焊缝3mm范围外，且涂注宽度为1-3mm；气膜孔处涂注白色阻流剂，气膜孔为相邻扰流柱4之间的间隙空洞。
优选的，所述钎料为BCo44NiCrWB钎料与三氯乙烯粘接剂混合膏状，钎料宽度0.8-1.5mm，钎焊温度为1170-1190℃，并保温10-30min。
实施例1：
磨削清除单晶叶片的受损盖板6，判断所有受损盖板6所需磨削量一致，先进行粗磨后进行精磨直至受损盖板完全清除，其中所述粗磨采用粗磨砂轮，粗磨深度为0.4mm，线速度为18m/s，进给速度为400mm/min；所述精磨采用精磨砂轮，精磨深度为0.1mm，线速度为18m/s，进给速度为200mm/min，修整量为0.0002mm/r，对补焊盖板1在1100℃下进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域，其中相接盖板1之间的间隙为1mm，盖板1设置于单晶叶片原盖板区域时，与盖板1相接的导叶2之间不贯通，且盖板1的宽度、翻边高度尺寸与导叶2缘板边缘齐平；
将盖板1长边与导叶2搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊，点焊焊点间距为10mm；
在距离盖板长边与导叶搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，红色阻流剂涂抹区域为距离对接焊缝3mm范围外，且涂注宽度为1-3mm；气膜孔处涂注白色阻流剂。
将钎料均匀涂于盖板相接处，并进行钎焊，采用BCo44NiCrWB钎料与三氯乙烯粘接剂混合膏状均匀注射于盖板焊缝5之间，钎焊温度为1170-1190℃，并保温10-30min，完成盖板修复。
用针管将丙酮注入修复后的单晶叶片内腔中，保持30秒钟以上进行观察，钎缝无渗漏，对单晶导叶进行解剖，如图6所示，多个截面均满足焊接标准要求，焊缝未见重熔。
实施例1：
磨削清除单晶叶片的受损盖板6，判断所有受损盖板6所需磨削量一致，先进行粗磨后进行精磨直至受损盖板完全清除，其中所述粗磨采用粗磨砂轮，粗磨深度为0.4mm，线速度为18m/s，进给速度为400mm/min；所述精磨采用精磨砂轮，精磨深度为0.1mm，线速度为18m/s，进给速度为200mm/min，修整量为0.0002mm/r，对补焊盖板1在1100℃下进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域，其中相接盖板1之间的间隙为1mm，盖板1设置于单晶叶片原盖板区域时，与盖板1相接的导叶2之间不贯通，且盖板1的宽度、翻边高度尺寸与导叶2缘板边缘齐平；
将盖板1长边与导叶2搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊，点焊焊点间距为10mm；
在距离盖板长边与导叶搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，红色阻流剂涂抹区域为距离对接焊缝3mm范围外，且涂注宽度为1-3mm；气膜孔处涂注白色阻流剂。
将钎料均匀涂于盖板相接处，并进行钎焊，采用BCo44NiCrWB钎料与三氯乙烯粘接剂混合膏状均匀注射于盖板焊缝5之间，钎焊温度为1170-1190℃区间内，并保温10min，完成盖板修复。
用针管将丙酮注入修复后的单晶叶片内腔中，保持30秒钟以上进行观察，钎缝无渗漏，对单晶导叶进行解剖，如图6所示，多个截面均满足焊接标准要求，焊缝未见重熔。
实施例2：
磨削清除单晶叶片的受损盖板6，判断所有受损盖板6所需磨削量一致，先进行粗磨后进行精磨直至受损盖板完全清除，其中所述粗磨采用粗磨砂轮，粗磨深度为0.4mm，线速度为18m/s，进给速度为400mm/min；所述精磨采用精磨砂轮，精磨深度为0.1mm，线速度为18m/s，进给速度为200mm/min，修整量为0.0002mm/r，对补焊盖板1在1100℃下进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域，其中相接盖板1之间的间隙为1mm，盖板1设置于单晶叶片原盖板区域时，与盖板1相接的导叶2之间不贯通，且盖板1的宽度、翻边高度尺寸与导叶2缘板边缘齐平；
将盖板1长边与导叶2搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊，点焊焊点间距为10mm；
在距离盖板长边与导叶搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，红色阻流剂涂抹区域为距离对接焊缝3mm范围外，且涂注宽度为1-3mm；气膜孔处涂注白色阻流剂。
将钎料均匀涂于盖板相接处，并进行钎焊，采用BCo44NiCrWB钎料与三氯乙烯粘接剂混合膏状均匀注射于盖板焊缝5之间，钎焊温度为1170-1190℃区间内，并保温20min，完成盖板修复。
用针管将丙酮注入修复后的单晶叶片内腔中，保持30秒钟以上进行观察，钎缝无渗漏，对单晶导叶进行解剖，如图7所示，多个截面均满足焊接标准要求，焊缝未见重熔。
实施例3：
磨削清除单晶叶片的受损盖板6，判断所有受损盖板6所需磨削量一致，先进行粗磨后进行精磨直至受损盖板完全清除，其中所述粗磨采用粗磨砂轮，粗磨深度为0.4mm，线速度为18m/s，进给速度为400mm/min；所述精磨采用精磨砂轮，精磨深度为0.1mm，线速度为18m/s，进给速度为200mm/min，修整量为0.0002mm/r，对补焊盖板1在1100℃下进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域，其中相接盖板1之间的间隙为1mm，盖板1设置于单晶叶片原盖板区域时，与盖板1相接的导叶2之间不贯通，且盖板1的宽度、翻边高度尺寸与导叶2缘板边缘齐平；
将盖板1长边与导叶2搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊，点焊焊点间距为10mm；
在距离盖板长边与导叶搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，红色阻流剂涂抹区域为距离对接焊缝3mm范围外，且涂注宽度为1-3mm；气膜孔处涂注白色阻流剂。
将钎料均匀涂于盖板相接处，并进行钎焊，采用BCo44NiCrWB钎料与三氯乙烯粘接剂混合膏状均匀注射于盖板焊缝5之间，钎焊温度为1170-1190℃区间内，并保温30min，完成盖板修复。
用针管将丙酮注入修复后的单晶叶片内腔中，保持30秒钟以上进行观察，钎缝无渗漏，对单晶导叶进行解剖，如图8所示，多个截面均满足焊接标准要求，焊缝未见重熔。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
磨削清除单晶叶片的受损盖板，对补焊盖板进行退火去应力处理后设置于单晶叶片原盖板区域；
将盖板长边与导叶搭接部位进行划线，对划线内部区域进行间隔点焊；
在距离盖板长边与导叶搭接对接焊缝预设范围内外涂抹红色阻流剂，气膜孔处涂注白色阻流剂；
将钎料均匀涂于盖板相接处，并进行钎焊，完成盖板修复。
2.根据权利要求1所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，所述磨削清除单晶叶片的受损盖板时，判断所有受损盖板所需磨削量是否一致，若一致，则先进行粗磨后进行精磨直至受损盖板完全清除；
若不一致，则先进行粗磨的磨削量以磨削量较少的磨削量为标准进行粗磨，之后分别进行精磨。
3.根据权利要求2所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，所述粗磨采用粗磨砂轮，粗磨深度为0.4mm，线速度为18m/s，进给速度为400mm/min；所述精磨采用精磨砂轮，精磨深度为0.1mm，线速度为18m/s，进给速度为200mm/min，修整量为0.0002mm/r。
4.根据权利要求1所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，所述补焊盖板进行退火去应力处理的温度为1100℃。
5.根据权利要求1所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，相接盖板之间的间隙为1mm。
6.根据权利要求1所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，盖板设置于单晶叶片原盖板区域时，与盖板相接的导叶之间不贯通，且盖板宽度、翻边高度尺寸与导叶片缘板边缘齐平。
7.根据权利要求1所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，所述点焊焊点间距为10mm。
8.根据权利要求1所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，所述点焊能量为80～100J。
9.根据权利要求1所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，所述红色阻流剂涂抹区域为距离对接焊缝3mm范围外，且涂注宽度为1-3mm。
10.根据权利要求1所述一种单晶叶片焊接盖板修复方法，其特征在于，所述钎料为BCo44NiCrWB钎料与三氯乙烯粘接剂混合膏状，钎焊温度为1170-1190℃，并保温10-30min。
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2022
- 2022-12-07 CN CN202211582188.6A patent/CN115722866A/zh active Pending
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