[发明专利]高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复装置及应用方法

说明书

本发明涉及航空零件再制造修复技术领域，尤其涉及到高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复装置及应用方法。首先对涡轮盘破损表面进行清理，除去破损残渣等，通过逐点扫描零件表面，生成数值模型，再通过三维软件在计算机上生成完整的零件三维模型，与原三维模型进行对比，确定各点位置及相关的尺寸，首先利用短脉冲激光对缺口部位进行冲击强化处理，细化缺口部位材料组织，提高缺口处的结合性，再利用双激光束对受损部位进行修复，其中第一束连续脉冲作为热源熔融金属粉末对涡轮盘的榫齿等破损部位进行修复，而第二束短脉冲激光直接作用到高温激光熔敷金属表面。根据修复榫槽的变截面尺寸改变脉冲宽度，控制宏观变形。

技术领域

本发明涉及航空零件再制造修复技术领域，尤其涉及到高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复装置及应用方法。

背景技术

作为飞机的关键部件-心脏，航空发动机是飞机正常工作的动力来源，而涡轮盘作为飞机发动机的重要零部件，对飞机的性能起着重要的作用。发动机在服役过程中，不断地起动和停车，使涡轮盘受到复杂的循环载荷作用，十分容易出现疲劳失效、蠕变/断裂等故障，从而在很大程度上威胁着飞机工作的安全性。而航空发动机的使用成本、维护费用及其可靠性等与发动机的断裂关键部件-涡轮盘息息相关，涡轮的正常工作是发动机乃至飞机整机正常服役的重要保障，其在工作过程中常常伴随高频振动，其接触区域应力水平最高。

尤其榫接部分通常处于高载荷、高转速的恶劣工作环境下，是极易引发航空发动机故障的位置之一。叶片榫头与轮盘榫槽的接触部位是微动疲劳产生的敏感区域，容易出现涡轮榫槽榫齿断裂、破损、裂纹等。特别的，涡轮的工作条件非常恶劣，因此采用了性能优异但价格十分昂贵的镍基高温合金材材及复杂的制造工艺，因而成本很高，由于涡轮盘榫齿部位形状复杂，尺寸较小，榫齿与榫齿间的空间小，要对其破损部位进行修复，存在很大的技术难题，因而传统的处理方式一般是涡轮盘整体更换，耗费时间、人力、财力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复的装置及应用方法，通过设置提供了一种能对其破损部位进行快速修复的装置，节省了人力财力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复的装置，所述装置包括用于修复的涡轮盘、机械手臂、扫描装置、处理器、激光冲击强化模块、熔覆模块、温度感应模块、在线监控系统以及总控制器，所述总控制器与处理器、激光冲击强化模块、熔覆模块、温度感应模块、在线监控系统均电连接，所述处理器与扫描装置电连接，所述涡轮盘安装于机械手臂上。

优选地，所述激光冲击强化模块包括电连接的锻打激光器和锻打激光头，所述总控制器设有与锻打激光器电连接的激光冲击锻打控制模块。

优选地，所述熔覆模块包括送粉头、送粉控制模块、熔覆激光控制模块以及激光熔覆头，所述总控制器、送粉控制模块、送粉头顺次电连接；所述总控制器、熔覆激光控制模块、激光熔覆头顺次电连接。

优选地，所述装置包括用于将涡轮盘安装于机械手臂上的专用夹具。

优选地，所述装置包括用于给送粉头储存粉末的储粉罐。

本发明还提供一种根据所述的高温合金小尺寸结构涡轮盘的损伤榫槽双激光锻造再制造修复的应用方法，具体步骤如下：

（1）清理涡轮受损部位的表面，并打磨受损缺陷部位使受损部位没有残渣；

（2）在步骤（1）之后，使用专用夹具把涡轮盘固定在机械手臂上，再利用扫描装置扫描涡轮盘表面，并在处理器上建立受损涡轮盘的三维模型，通过对比完好的涡轮盘的三维模型确定受损部位尺寸；