RU2509640C1 - Способ восстановления изделий из титановых сплавов - Google Patents
Способ восстановления изделий из титановых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2509640C1 RU2509640C1 RU2012134119/02A RU2012134119A RU2509640C1 RU 2509640 C1 RU2509640 C1 RU 2509640C1 RU 2012134119/02 A RU2012134119/02 A RU 2012134119/02A RU 2012134119 A RU2012134119 A RU 2012134119A RU 2509640 C1 RU2509640 C1 RU 2509640C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- laser beam
- article
- zone
- buildup
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу восстановления изделий из титановых сплавов с помощью лазерной наплавки и может быть использовано в машиностроительных отраслях для восстановления изношенных деталей, «залечивания» трещин в деталях, работающих на усталость и износ. На имеющийся дефект 1 восстанавливаемой детали 2 через сопло 3 наносят слой 4 порошкового материала на основе титана. Поток частиц порошкового материала 5 подают непосредственно в зону 6 воздействия лазерного луча 7. Процесс происходит с использованием защитного газа 8, что обеспечивает защиту от окисления. Порошковый материал подают к изделию коаксиально лазерному лучу 7. Частицы материала 5, доставляемые к изделию, имеют высокую температуру вследствие взаимодействия с лазерным лучом 7, происходит переплавление материала изделия и порошкового материала и «залечивание» дефекта. Наплавку ведут с мощностью лазерного излучения 4800-5000 Вт, скоростью 800-1000 мм/мин и расходом порошкового материала 45-51 г/мин. На этих режимах материал изделия расплавляется минимально, но в объеме, достаточном для прочного сцепления порошкового материала с материалом восстанавливаемого изделия. Структурно-фазовые превращения, протекающие в зоне обработки по этим режимам, обеспечивают оптимальное распределение напряжений сжатия в оплавленной зоне и в зоне термического влияния. Следствием этого являются высокие прочностные характеристики изделия. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способу восстановления изделий из титановых сплавов с помощью лазерной наплавки и может быть использовано в машиностроительных отраслях для восстановления изношенных деталей, залечивания трещин в деталях, работающих на усталость и износ.
Из уровня техники известен способ ремонта трещин металлоконструкций, включающий последовательное заваривание трещины путем локального точечного нагрева и переплава основного металла вдоль нее с помощью контактной точечной или шовной сварочной машины с формированием монолитного ядра. В течение всего цикла заварки в зону трещины вводят ультразвуковые колебания, обеспечивающие ускоренную очистку и удаление окисных пленок с трещин, получение однородной структуры сварного шва, снижение сварочных напряжений и повышение прочности и качества заваренного шва (Патент РФ №2444425, В23Р 6/04, В23К 11/00, 2012 г.).
Недостатками известного технического решения являются значительная сложность, низкая производительность, необходимость устранения возникающих в процессе заварки трещин остаточных напряжений, а также неудовлетворительные прочностные свойства заваренного шва при использовании титановых сплавов.
Все это ограничивает технологические возможности известного способа.
Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является способ восстановления лопаток компресссора газотурбинного двигателя из титановых сплавов, включающий подготовку поверхности торца лопатки, газотермическое напыление на него порошкового материала на никелевой основе и последующее оплавление торца с покрытием сканирующим лазерным лучом (Патент РФ №1822047, В23К 26/00, 1996 г.).
Недостатком известного технического решения является то, что данный способ не технологичен, поскольку предполагает использование многочисленных операций и оборудования, а также при его использовании нет возможности получить однородный, качественный, с высокими механическими характеристиками материал шва в зоне трещины.
Технический результат заявленного способа заключается в обеспечении возможности структурно-фазовых превращений, протекающих в зоне обработки и оптимальном распределении напряжений сжатия в оплавленной зоне и в зоне термического влияния, что в итоге позволяет расширить технологические возможности по сравнению с известным способом.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что в способе восстановления изделий из титановых сплавов, заключающемся в подаче порошкового присадочного материала на основе титана и дальнейшем его оплавлении лазерным лучом, согласно изобретению, подачу порошкового материала осуществляют коаксиально непосредственно в зону воздействия лазерного луча, при следующем соотношении технологических параметров:
- мощность лазерного излучения 4800-5000 Вт;
- скорость наплавки 800-1000 мм/мин;
- расход присадочного материала 45-51 г/мин.
Заявленный способ восстановления деталей из титановых сплавов поясняется фиг.1, где схематично изображен технологический процесс, который осуществляется следующим образом.
На имеющийся дефект 1 восстанавливаемой детали 2 через сопло 3 наносят слой 4 порошкового присадочного материала на основе титана, при этом поток частиц порошкового материала 5 подают непосредственно в зону 6 воздействия лазерного луча 7. Процесс происходит с использованием защитного газа 8, что обеспечивает защиту от окисления.
При этом присадочный порошковый материал подается к изделию коаксиально лазерному лучу. Частицы присадочного материала, доставляемые к изделию, имеют высокую температуру вследствие взаимодействия с лазерным лучом. Под воздействием лазерного излучения происходит переплавление материала изделия и присадочного материала и залечивание дефекта. Режимы, заявленные в формуле изобретения, получены экспериментальным путем, что подтверждено таблицей, и обеспечивают процессу следующий фактор - материал изделия расплавляется минимально, но в объеме, достаточном для прочного сцепления присадочного материала с материалом восстанавливаемого изделия. Структурно-фазовые превращения, протекающие в зоне обработки по заявленным режимам, обеспечивают оптимальное распределение напряжений сжатия в оплавленной зоне и в зоне термического влияния. Следствием этого являются высокие прочностные характеристики изделия.
Примеры реализации способа
Заявленный способ использовался при залечивании трещин в образцах из титанового сплава ВТ23, после чего были проведены экспериментальные исследования прочности соединения - испытания на разрыв и определение предела прочности образцов - по стандартной методике ГОСТ 1497-84 на универсальной испытательной машине. На образцах имитировали трещину путем надреза фрезой глубиной 1 мм и длиной 10 мм. Образец фиксировался в зажимах, подавалась возрастающая с равномерной скоростью нагрузка, значения которой отражались на мониторе. В ходе эксперимента фиксировалась разрушающая нагрузка, а также максимальная нагрузка, которую способен выдержать данный образец.
Порошковый материал наплавлялся таким образом, чтобы «залечить» трещину. Для выявления реальных значений предела прочности для данного материала, использовали образцы без трещин.
Заявленные значения интервалов технологических режимов, указанные в формуле изобретения, были получены экспериментальным путем и являются необходимыми и достаточными для решения поставленного технического результата, что доказано примерами, представленными в таблице.
Таблица | |||||
№ п/п | Мощность лазерного излучения, Вт | Скорость перемещения лазерного луча, мм/с | Расход порошка, г/мин | Значение разрушающей нагрузки, кН | Предел прочности при растяжении, МПа |
1 | 4550 | 700 | 43 | 60,5 | 1030 |
2 | 4600 | 750 | 44 | 61,0 | 1035 |
3 | 4800 | 800 | 45 | 62,8 | 1045 |
4 | 4800 | 1000 | 47 | 62,9 | 1048 |
5 | 5000 | 1000 | 47 | 63,0 | 1048 |
6 | 5000 | 1000 | 51 | 63,0 | 1050 |
7 | 5100 | 1100 | 55 | 61,5 | 1020 |
8 | 5200 | 1200 | 60 | 59,5 | 1015 |
9 | Изделие, восстановленное по заявленному способу | 62,8-63,0 | 1045-1050 | ||
10 | Изделие, восстановленное по способу-прототипу | 58,5-60,5 | 1005-1015 |
Таким образом, проведенные испытания показали, что способ восстановления по заявленным режимам позволяет «залечивать» трещины на изделиях из титановых сплавов и обеспечивает высокие прочностные свойства восстановленного изделия, что подтверждается значениями разрушающей нагрузки и предела прочности при растяжении.
Заявленная совокупность признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет расширить технологические возможности предложенного способа по сравнению с известным способом.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестных на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- способ, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для восстановления изделий из титановых сплавов лазерной наплавкой и может быть использован для залечивания трещин в деталях, работающих в условиях интенсивной усталости и износа;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- способ, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный способ соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Claims (1)
- Способ восстановления изделий из титановых сплавов, включающий подачу порошкового присадочного материала на основе титана и дальнейшее его оплавление лазерным лучом, отличающийся тем, что подачу порошкового присадочного материала осуществляют непосредственно в зону воздействия коаксиально лазерному лучу, при этом устанавливают мощность лазерного излучения 4800-5000 Вт, скорость наплавки 800-1000 мм/мин и расход присадочного материала 45-51 г/мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134119/02A RU2509640C1 (ru) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Способ восстановления изделий из титановых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134119/02A RU2509640C1 (ru) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Способ восстановления изделий из титановых сплавов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012134119A RU2012134119A (ru) | 2014-02-20 |
RU2509640C1 true RU2509640C1 (ru) | 2014-03-20 |
Family
ID=50113818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012134119/02A RU2509640C1 (ru) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Способ восстановления изделий из титановых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2509640C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618013C1 (ru) * | 2016-03-11 | 2017-05-02 | Владимир Павлович Бирюков | Способ лазерной наплавки металлических покрытий |
RU2740687C2 (ru) * | 2019-05-24 | 2021-01-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ восстановления изделия лазерно-акустической наплавкой и устройство для его осуществления |
RU2754335C1 (ru) * | 2020-12-28 | 2021-09-01 | Публичное акционерное общество «Транснефть» (ПАО «Транснефть») | Способ лазерно-порошковой наплавки валов электродвигателя |
RU2803763C2 (ru) * | 2019-04-16 | 2023-09-19 | Сафран Эркрафт Энджинз | Способ обработки внутреннего дефекта в детали |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114481125B (zh) * | 2022-01-29 | 2023-10-13 | 中车工业研究院有限公司 | 一种5系铝合金激光修复工艺及使用的Al-Mg-Sc-Zr粉末的制备方法 |
CN117031873B (zh) * | 2023-09-28 | 2024-01-05 | 上海传芯半导体有限公司 | 修复方法及修复装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032512C1 (ru) * | 1992-07-29 | 1995-04-10 | Валерий Григорьевич Рудычев | Способ лазерной наплавки сталей |
SU1347295A1 (ru) * | 1985-11-10 | 1995-06-27 | Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного оборудования | Способ лазерной наплавки и устройство для его осуществления |
SU1822047A1 (ru) * | 1990-12-27 | 1996-09-10 | Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей | Способ восстановления лопаток компрессора газотурбинного двигателя |
RU2100479C1 (ru) * | 1996-01-04 | 1997-12-27 | Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам РАН | Способ газопорошковой лазерной наплавки с двухсопловой подачей порошка |
US6172327B1 (en) * | 1998-07-14 | 2001-01-09 | General Electric Company | Method for laser twist welding of compressor blisk airfoils |
US8076607B2 (en) * | 2007-06-27 | 2011-12-13 | Ross Technology Corporation | Method and apparatus for depositing raised features at select locations on a substrate to produce a slip-resistant surface |
-
2012
- 2012-08-09 RU RU2012134119/02A patent/RU2509640C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1347295A1 (ru) * | 1985-11-10 | 1995-06-27 | Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного оборудования | Способ лазерной наплавки и устройство для его осуществления |
SU1822047A1 (ru) * | 1990-12-27 | 1996-09-10 | Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей | Способ восстановления лопаток компрессора газотурбинного двигателя |
RU2032512C1 (ru) * | 1992-07-29 | 1995-04-10 | Валерий Григорьевич Рудычев | Способ лазерной наплавки сталей |
RU2100479C1 (ru) * | 1996-01-04 | 1997-12-27 | Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам РАН | Способ газопорошковой лазерной наплавки с двухсопловой подачей порошка |
US6172327B1 (en) * | 1998-07-14 | 2001-01-09 | General Electric Company | Method for laser twist welding of compressor blisk airfoils |
US8076607B2 (en) * | 2007-06-27 | 2011-12-13 | Ross Technology Corporation | Method and apparatus for depositing raised features at select locations on a substrate to produce a slip-resistant surface |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618013C1 (ru) * | 2016-03-11 | 2017-05-02 | Владимир Павлович Бирюков | Способ лазерной наплавки металлических покрытий |
RU2803763C2 (ru) * | 2019-04-16 | 2023-09-19 | Сафран Эркрафт Энджинз | Способ обработки внутреннего дефекта в детали |
RU2740687C2 (ru) * | 2019-05-24 | 2021-01-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ восстановления изделия лазерно-акустической наплавкой и устройство для его осуществления |
RU2754335C1 (ru) * | 2020-12-28 | 2021-09-01 | Публичное акционерное общество «Транснефть» (ПАО «Транснефть») | Способ лазерно-порошковой наплавки валов электродвигателя |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012134119A (ru) | 2014-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2509640C1 (ru) | Способ восстановления изделий из титановых сплавов | |
JP4675482B2 (ja) | タービンロータの改造及び補修方法 | |
JP6086992B2 (ja) | 超合金のクラッディング及び溶融溶接方法 | |
JP5072237B2 (ja) | 金属材料を機械的に特徴付ける方法 | |
CN102107314B (zh) | 一种涡轮工作叶片叶冠堆焊耐磨层的方法 | |
JPH01315603A (ja) | タービン構成要素摩耗表面の補修法 | |
Caiazzo | Additive manufacturing by means of laser-aided directed metal deposition of titanium wire | |
JP6137161B2 (ja) | アルミニウム合金製鋳造品の補修方法 | |
JP2010240741A (ja) | 高出力レーザビーム溶接及びそのアセンブリ | |
JP2011106431A (ja) | ガスタービン動翼の補修方法およびガスタービン動翼 | |
CN104924018A (zh) | 一种大型电机转子大断面裂纹现场修复方法 | |
KR20150110799A (ko) | 플럭스를 사용한 초합금의 레이저 재용융 복구 방법 | |
CN103695939A (zh) | 一种超大型剪切装备刀具的激光修复再制造方法 | |
CN104975288A (zh) | 一种拉矫辊的快速再制造方法 | |
JP2014532566A (ja) | 超合金のプロジェクション抵抗溶接 | |
EP2882560A1 (en) | Stud welding repair of superalloy components | |
CN109252161A (zh) | 一种激光熔块修复中碳调质钢缺陷的方法 | |
CN103614731A (zh) | 一种激光快速成形修复复合轧辊方法 | |
CN105983761A (zh) | 一种高强度钢焊接工艺 | |
Oh et al. | Excess deposition for suppressing interfacial defects induced on parts repaired using direct energy deposition | |
CN109128135B (zh) | 一种自熔合金粉末及钛合金叶片脉冲激光再制造成形工艺 | |
CN115609221A (zh) | 航空发动机叶片焊缝内部缺陷的修复方法 | |
CN104439649A (zh) | 一种6mm厚钢板材的钨极惰性气体保护焊焊接工艺 | |
US10603734B2 (en) | Method for hardfacing a metal article | |
Mukundhan et al. | Effect of oscillation frequency on microstructure and tensile properties of linear friction welded Ti-6Al-4V alloy joints |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180810 |