修復(fù)大型風扇機匣焊接組件靜子葉片損傷面的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種修復(fù)大型風扇機匣焊接組件靜子葉片異物損傷面的方法，旨在提供一種修復(fù)成本低、周期短的修復(fù)方法，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：首先打磨去除異物損傷缺陷，再將零件裝入氣氛手套箱中，抽真空，抽真空后充入氬氣進行清洗；然后針對打磨部位的復(fù)雜型面進行路徑規(guī)劃，路徑規(guī)劃采用短距離Z字形熔覆路徑；采用配有氣氛手套箱和多自由度機器人六軸機械手激光熔覆設(shè)備，對零件打磨區(qū)域進行激光熔覆；熔覆過程中，用粒度為?100～+325目的鈦合金熔覆粉末，采用300W～500W激光熔覆功率，離焦量為4～6mm，送粉量為5～8g/min，層高為0.2～0.5mm/的覆工藝參數(shù)，按單層遞減量為30W的遞減模式對每層熔覆粉末進行激光熔。
【專利說明】
修復(fù)大型風扇機匣焊接組件靜子葉片損傷面的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動機維修領(lǐng)域。主要涉及一種航空發(fā)動機100mm以上大型風扇機匣焊接組件靜子葉片異物損傷的修復(fù)方法。
技術(shù)背景
[0002]航空發(fā)動機風扇機匣焊接組件靜子葉片是壓氣機中的重要部件之一，起著整流擴壓，提高發(fā)動機效率的作用。其長時間受到氣流沖刷及承受被異物打傷的風險。機匣焊接組合件屬于大型薄壁機匣，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，機匣內(nèi)部有多道凹槽，槽體側(cè)面有U型槽，外側(cè)焊接多個凸臺，前、后安裝邊鉆有孔。圖1所示大型機匣和薄壁機匣在加工中面臨的最重要的問題就是加工中側(cè)壁及前、后安裝邊容易引起變形;零件在焊接之后同樣也會引起變形。機匣的內(nèi)部布有多道異型環(huán)槽，且尺寸較小、精度較高。機匣材料硬度較大、加工困難，故障率高。主要損傷模式為異物打傷。由于葉片與機匣焊接為一體，外徑最大尺寸達到1000mm，該靜子葉片材料為鈦合金TC4，損傷處處主要在葉片進氣邊，進氣邊屬于復(fù)雜空間曲面構(gòu)造，相鄰葉片距離小于50mm，且葉片厚度最薄處約0.5mm，常規(guī)氬弧焊不能在焊接過程中實時調(diào)整熱量輸入，難以實現(xiàn)空間曲面焊接，且焊接過程中出現(xiàn)咬邊等現(xiàn)象。針對復(fù)雜空間曲面構(gòu)造的靜子葉片的仿形修復(fù)，國內(nèi)外主要采用激光熔覆技術(shù)，目前國內(nèi)外公開報道的壓氣機葉片的修理主要針對單個葉片的修理，尚無公開報道航空發(fā)動機大型風扇機匣焊接組件靜子葉片異物打傷的修理。大型風扇機匣焊接組件靜子葉片修理同單個葉片修理具有如下不同:第一，大型風扇機匣焊接組件靜子葉片修理，需要制定特定尺寸的氣氛保護箱，實現(xiàn)在氣氛保護下進行激光熔覆;第二，大型風扇機匣焊接組件靜子葉片相對位置已經(jīng)固定，有些部位可達性差，需要具有多自由度的激光熔覆設(shè)備材料實現(xiàn)熔覆。因此，傳統(tǒng)單軸或三軸控制系統(tǒng)的激光熔覆設(shè)備難以實現(xiàn)大型風扇機匣焊接組件的激光熔覆。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種修復(fù)成本低、周期短，修復(fù)大型風扇機匣焊接組件靜子葉片異物打傷的方法。
[0004]本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種修復(fù)大型風扇機匣焊接組件靜子葉片異物損傷面的方法，其特征在于包括如下步驟:首先采用手工打磨去除異物損傷部位進行打磨以去除氧化物，再將上述去除異物損傷部位的零件裝入氣氛手套箱中，開啟手套箱的抽氣設(shè)備，抽真空，當手套箱中的氧含量小于1ppm后停止抽真空，充入至少I個大氣壓的氬氣，采用氬氣進行清洗;然后針對打磨部位的復(fù)雜型面進行路徑規(guī)劃，路徑規(guī)劃采用短距離Z字形熔覆路徑;采用配有氣氛手套箱和多自由度機器人六軸機械手激光熔覆設(shè)備，對零件打磨區(qū)域進行激光熔覆;熔覆過程中，用粒度為-100?+325目的鈦合金熔覆粉末，采用300W?500W激光熔覆功率，離焦量為4mm?6mm，送粉量為g/min 5?8g/min，掃描速度為35mm/s?5mm/s，熔覆的單層高度為0.2mm?0.5mm/層，搭接率為40 %?60 %熔覆工藝參數(shù)，按單層遞減量為30W的遞減模式進行逐層熔覆。
[0005]本發(fā)明中的層指的是在垂直于基體方向上單道熔覆的高度。
[0006]本發(fā)明采用缺陷打磨—抽真空—路徑規(guī)劃—激光熔覆—手工打磨的修復(fù)流程，對發(fā)動機焊接組件靜子機匣的靜子葉片進行修復(fù)，修復(fù)成本低、周期短。按單層遞減量為30W的遞減模式逐層熔覆，通過使用小能量輸入的激光熔覆和多自由度機器人，有效避免了在常規(guī)修理方式中出現(xiàn)的咬邊、性能差、修復(fù)可達性差等問題，大大提高了焊接組件靜子葉片的修理能力，合格率達到95 %以上，修理成本低、周期短。
[0007]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于TC4鈦合金航空發(fā)動機焊接組件靜子葉片的修理。
【附圖說明】
[0008]圖1是大型風扇機匣焊接組件靜子葉片的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中:1為靜子葉片，2為機匣外環(huán)，3為機匣內(nèi)環(huán)。
【具體實施方式】
[0010]在以下描述的實施例中，針對經(jīng)檢查航空發(fā)動機焊接組件靜子機匣的靜子葉片，有5片為進氣邊損傷，共11處損傷，超過故檢要求，可能報廢的實例。根據(jù)本發(fā)明，按缺陷打磨—抽真空—路徑規(guī)劃—激光熔覆—手工打磨的修復(fù)流程，首先采用手工打磨去除異物損傷部位，再將上述去除異物損傷部位的零件裝入氣氛手套箱中，開啟手套箱的抽氣設(shè)備，抽真空，當手套箱中的氧含量小于1ppm后停止抽真空，然后充入I個大氣壓的氬氣，采用氬氣進行清洗;采用采用配有氣氛手套箱和六軸機械手多自由度機器人激光熔覆設(shè)備，對葉片打磨部位的復(fù)雜型面進行路徑規(guī)劃，路徑規(guī)劃采用短距離Z字形熔覆路徑，以降低熔覆層的熱應(yīng)力;對零件打磨區(qū)域進行激光熔覆，熔覆粉末為鈦合金TC4粉末，粒度為(-100?+325)目。熔覆工藝參數(shù):激光熔覆的功率為(300?500)W，離焦量為(4?6)mm，送粉量為(5?8)g/1^11，掃描速度為(3?5)111111/8，熔覆的單層高度為(0.2?0.5)111111/層，搭接率為(40?60)%。熔覆過程中，每層的功率實行遞減模式，單層遞減量為30W。手工打磨熔覆表面，滿足表面粗糙度不低于Ra0.5 ο修理后經(jīng)過熒光檢查后無裂紋，滿足修理要求。
【主權(quán)項】
1.一種修復(fù)大型風扇機匣焊接組件靜子葉片異物損傷面的方法，其特征在于包括如下步驟:首先采用手工打磨去除異物損傷部位進行打磨以去除氧化物，再將上述去除異物損傷部位的零件裝入氣氛手套箱中，開啟手套箱的抽氣設(shè)備，抽真空，當手套箱中的氧含量小于1ppm后停止抽真空，充入至少I個大氣壓的氬氣，采用氬氣進行清洗;然后針對打磨部位的復(fù)雜型面進行路徑規(guī)劃，路徑規(guī)劃采用短距離Z字形熔覆路徑;采用配有氣氛手套箱和多自由度機器人六軸機械手激光熔覆設(shè)備，對零件打磨區(qū)域進行激光熔覆;熔覆過程中，用粒度為-100?+325目的鈦合金熔覆粉末，采用300W?500W激光熔覆功率，離焦量為4mm?6mm，送粉量為g/min 5?8g/min，掃描速度為35mm/s?5mm/s，恪覆的單層高度為0.2mm?0.5mm/層，搭接率為40 %?60 %熔覆工藝參數(shù)，按單層遞減量為30W的遞減模式進行逐層熔覆。2.如權(quán)利要求1所述的修復(fù)大型風扇機匣焊接組件靜子葉片異物損傷面的方法，其特征在于:按缺陷打磨—抽真空—路徑規(guī)劃—激光熔覆—手工打磨的修復(fù)流程，對大型風扇機匣焊接組件靜子葉片異物損傷面進行修復(fù)。
【文檔編號】C23C24/10GK106048597SQ201610464947
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】郭雙全, 羅奎林, 劉瑞, 何勇, 張鈾
【申請人】中國人民解放軍第五七九工廠, 中國人民解放軍第五七一九工廠