CN116175076A - 一种k423a精铸件冶金缺陷tig修补工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，适用于镍基合金缺陷修补领域。该工艺针对K423A等高铝、钛(Al+Ti＞6％)镍基高温合金铸造缺陷修补过程易出现结晶裂纹、液化裂纹、气孔等缺欠问题，在不改变焊接方法，保证低成本和高适用性的前提下，采用焊前预热处理，选择成分相匹配的焊丝，搭配合适的TIG电流、电压参数、修补路径和焊后热处理，实现了高Al、Ti镍基铸造合金位于曲面区域的冶金缺陷TIG修补，修补区域与基体过渡较为平滑，表面及内部无缺陷，满足修补要求。该工艺能够显著提高Al、Ti镍基合金冶金缺陷修补成功率，降低精铸件次品率，节约生产成本。本发明对促进采用手工TIG焊修补高Al、Ti镍基合金冶金缺陷的推广和应用具有重要意义。

Description

一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺
技术领域
本发明提出的一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺。属于镍基合金缺陷修补领域，适用于手工钨极氩弧焊(TIG)修补高Al、Ti含量镍基合金冶金缺陷修补过程。
背景技术
镍基高温合金由于其良好的高温力学性能、耐热腐蚀性能，被广泛应用于高性能航空发动机和燃气轮机热锻部件，如尾部机匣、转子叶片等。这些部件在实际生产中通常采用精密铸造的方式获得，部分精密件由于客观因素难免会出现少量铸造缺陷，如微裂纹、缩孔、疏松和夹渣。这对于长时间工作在高温、高压和腐蚀性环境中是不被允许的，传统的方法是将此类含有少量缺陷的铸件进行回炉重铸，这将延长实际工厂的交货时间以及损失大量经济成本。
如果采用局部修复的方式能够实现少量缺陷的修补，满足服役需求，这将大大提高生产效率，节约成本。目前，常用的修复方式有激光修复、电子束修复以及手工氩弧焊(TIG)填丝修复。激光修复和电子束修复均为自动化过程，而精铸件待修补区域具有型面不规则、尺寸大小不同以及精铸件难以装夹等问题，此外电子束还需要真空环境，而TIG修复相对于前两者具有修复灵活度高、设备成本低、施工环境简单等优势，是用于精铸件局部修补的最佳方法。
K423A是沉淀型镍基高温合金，其中Al和Ti的总含量超过了6％，属于难焊镍基合金，在进行焊接时容易出现液化裂纹、结晶裂纹等缺欠，在补焊后进行去应力处理时也易发生应变时效裂纹。
针对与K423A化学成分相似的高Al、Ti镍基高温合金焊接过程的组织和裂纹调控问题，国内外学者通过对比不同的工艺方法、工艺参数、焊丝类型、微观组织演变规律和裂纹形成机理开展了大量的工作，但他们的工作均针对的是连续焊接过程，并不适用于局部的微小的需要重复熔化的修复过程，对于TIG局部填丝修复，少有相关的工艺研究报道，因此，在一定程度上制约了高Al、Ti含量镍基高温合金局部修复的工程应用和发展。
发明内容
鉴于背景技术的局限性，本发明提出了一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，能够较好的修补高Al、Ti铸造镍基合金局部冶金缺陷，修复质量好，没有气孔、裂纹等缺陷，大幅度提高铸件维修成功率，降低生产成本，与其它修复方法相比，具有成本低、灵活度高、可靠性强、适用环境广等优势。
本发明的技术方案为：
一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，包括以下步骤：
S1、将渗透剂涂覆在精铸件表面，检测宏观铸造缺陷；
S2、采用工业CT检测仪器对精铸件内部缺陷进行检测；
S3、采用钻孔机对缺陷部位进行打孔，并对孔洞和填充金属进行擦洗，随后自然晾干；
S4、采用手工钨极氩弧焊(TIG)对打孔区域进行填丝修复；
S5、去应力热处理，消除修补区域与基体由于不均匀受热所产生的残余应力；
S6、使用荧光渗透检测方法对修补区域及其与基体结合处进行宏观缺陷检测；
S7、采用工业CT检测仪对修补区域内部裂纹和气孔检测，判断修复质量。
进一步地，在进行表面宏观检测时，所选渗透剂为荧光剂，将荧光剂渗透液涂覆在精铸件表面，随后清洗铸件表面，并将干燥的白色粉末均匀撒在铸件表面，再将精铸件置于暗处并使用紫外灯进行照射观察，检查表面是否存在亮光，如果存在，即表面精铸件有明显宏观缺陷，属于不可修补件，反之则进行下一步骤。
进一步地，确定精铸件表面无宏观缺陷后，采用X射线对精铸件进行多角度扫描，根据不同方位所得的胶片确定缺陷位置和大小。
进一步地，采用的填充金属为型号HGH3113的直径为0.8mm的焊丝，焊前采用丙酮溶液擦洗。
进一步地，采用硬质合金钻头进行打孔，打孔直径为4-5mm，随后对孔进行倒圆角处理，消除尖角，最后采用丙酮溶液进行擦洗，并自然晾干。
进一步地，手工钨极氩弧焊(TIG)的焊接参数为：电流30A，电压12V，采用纯氩气进行保护，正面气流量为10L/min，背面气流量为15L/min，采用沿孔边缘逐渐往中心的修补路径。
进一步地，完成修补后，采用的去应力热处理规范为：1190℃保温2h，空冷至1065℃保温2h，充氩气随炉冷。
进一步地，在进行去应力热处理后，采用荧光渗透检测法和工业CT对修补区域的表面和内部进行检测。
本发明的有益效果在于：
1.采用设备成本低、适用范围广的手工TIG填丝焊对冶金缺陷进行维修，大大降低维修成本；
2.匹配合适的维修工艺参数、修复路径、填充金属以及热处理工艺，大幅度提高了维修成功率；
3.提升了工厂精铸件产品合格率，降低原材料成本，缩短产品批次交付时间。
附图说明
图1本发明的K423A精铸件手工氩弧焊修复流程示意图
图2实施例K423A工业CT内部缺陷检测结果图
图3实施例K423A机械打孔后结果图
图4实施例K423A手工氩弧焊填丝修复后宏观结果图
图5实施例K423A手工氩弧焊填丝修复后微观表征结果图
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式，包含以下步骤：
S1、宏观铸造缺陷检测，将荧光渗透剂涂覆在K423A精铸件，静置3分钟后清洗铸件表面，并将干燥的白色粉末均匀撒在铸件表面，再将铸件放于黑暗处并使用紫外灯照射，经过仔细检查发现表面并无亮光，说明无明显宏观缺陷。
S2、铸件内部缺陷检测，采用X射线对精铸件进行整体多角度扫描，定位到在逐渐曲面位置存在夹渣和疏松缺陷。
S3、采用硬质合金钻头对存在内部缺陷位置进行打孔处理，孔径为4mm，并对孔洞进行倒圆角处理，随后采用丙酮溶液对孔洞极其周围进行清洗，清洗污垢以及残余金属屑。
S4、采用直径为0.8mm的HGH3113焊丝，手工钨极氩弧焊电流30A、电压12V、沿孔边缘逐渐向圆心的修复路径进行修补，正反面均采用纯氩气进行保护，正面气流量为10L/min，背面气流量为15L/min。
S5、对修补精铸件进行去应力热处理，具体规范为：1190℃保温2h，空冷至1065℃保温2h，充氩气随炉冷。
S6、再次使用荧光渗透剂检测方法对修补区域表面进行宏观缺陷检测，未发现宏观裂纹缺陷。
S7、再次使用工业CT对修补区域内部进行检测，也未发现微裂纹、气孔等修补缺陷。
S8、采用线切割机对修补区域进行试样切割，制作金相试样，在高倍光学显微镜已经扫描电镜下进行微观表征，并未发现更细小的修补缺陷。
实施例结果分析表明，本发明所提出的K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，修补后表面及内部无缺陷，且微观组织较为均匀，在高倍数显微镜下也未能发现微观缺欠，完全满足修复要求。因此，本发明能够显著提高Al、Ti镍基合金冶金缺陷修补成功率，降低精铸件次品率，节约生产成本，对促进采用手工TIG焊修补高Al、Ti镍基合金冶金缺陷的推广和应用具有重要意义。
以上所述，仅是本发明的部分实施例，并非本发明任何形式上的限制。任何熟悉本专业领域的人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，其特征在于，修补冶金缺陷过程中包括以下步骤：
S1、将渗透剂涂覆在精铸件表面，检测宏观铸造缺陷；
S2、采用工业CT检测仪器对精铸件内部缺陷进行检测；
S3、采用钻孔机对缺陷部位进行打孔，并对孔洞和填充金属进行擦洗，随后自然晾干；
S4、采用手工钨极氩弧焊(TIG)对打孔区域进行填丝修复；
S5、去应力热处理，消除修补区域与基体由于不均匀受热所产生的残余应力；
S6、使用荧光渗透检测方法对修补区域及其与基体结合处进行宏观缺陷检测；
S7、采用工业CT检测仪对修补区域内部裂纹和气孔检测，判断修复质量。
2.根据权利要求1所述的一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，其特征在于：在进行表面宏观检测时，所选渗透剂为荧光剂，将荧光剂渗透液涂覆在精铸件表面，随后清洗铸件表面，并将干燥的白色粉末均匀撒在铸件表面，再将精铸件置于暗处并使用紫外灯进行照射观察，检查表面是否存在亮光，如果存在，即表面精铸件有明显宏观缺陷，属于不可修补件，反之则进行下一步骤。
3.根据权利要求1所述的一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，其特征在于：确定精铸件表面无宏观缺陷后，采用工业CT对精铸件进行多角度扫描，根据不同方位所得的胶片确定缺陷位置和大小。
4.根据权利要求1所述的一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，其特征在于：采用的填充金属为型号HGH3113的直径为0.8mm的焊丝，焊前采用丙酮溶液擦洗。
5.根据权利要求1所述的一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，其特征在于：采用硬质合金钻头进行打孔，打孔直径为4～5mm，随后对孔进行倒圆角处理，消除尖角，最后采用丙酮溶液进行擦洗。
6.根据权利要求1所述的一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，其特征在于：手工氩弧焊(TIG)的焊接参数为：电流为30A，电压为12V，采用纯氩气进行保护，正面气流量为10L/min，背面气流量为15L/min，采用沿孔边缘逐圆往圆心的修补路径。
7.根据权利要求1所述的一种K423A精铸件冶金缺陷TIG修补工艺，其特征在于：采用的去应力热处理规范为：1190℃保温2h，空冷至1065℃保温2h，充氩气随炉冷。
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