[发明专利]钛合金薄壁叶片损伤件的激光熔覆多方位修复方法

说明书

本申请提供一种钛合金薄壁叶片损伤件的激光熔覆多方位修复方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1：采用线切割在待修复薄壁叶片的损伤区域开一个槽；S2：确定激光熔覆的工艺参数；S3：利用同轴送粉激光熔覆对槽按槽口从左到右的方向熔覆若干列，所述列均采用从槽底向槽口的螺旋上升的方式熔覆，所述各列的深度均高于列所在位置对应的槽口至槽底的深度；S4：对槽的两侧面依次进行单层S型搭接第二次激光熔覆；S5：对钛合金叶片熔覆修复部位进行多轴数控铣削加工和打磨抛光，完成钛合金薄壁叶片的损伤修复。整个修复过程简单易操作、实用性强，适用范围广，具有防止薄壁叶片修复边缘塌陷不平整、避免激光烧蚀、减小热变形等优点。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种钛合金薄壁叶片损伤件的激光熔覆多方位修复方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、高低温性能好、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空发动机风扇、压气机、机匣等部件。由于风扇/压气机叶片位于发动机进气前端且叶型较薄，服役过程中容易在沙尘、砂砾、冰雹、飞鸟等外物撞击下形成磨损、凹坑、撕裂、缺口、掉块等损伤，降低发动机的整体性能和安全可靠性，因此，需要保障维护过程中需要及时对损伤叶片进行修复，恢复叶片叶型和性能。激光熔覆技术具有修复精度高、对基体的热输入和热影响小、沉积材料组织性能优良、自动化程度高等优点，已成为航空发动机叶片损伤修复的关键手段之一。

风扇/压气机钛合金薄壁叶片由于厚度小，在激光熔覆过程中易发生变形和过烧，且由于薄壁缺口件修复区域的面积小，其承载能力小，进行熔覆喷粉时，钛合金粉末不易累积在修复区，易造成结合界面边缘塌陷及结合力弱等问题，严重影响钛合金薄壁修复件的力学性能。现有钛合金薄壁件的修复大都采用微小型激光器，但其适用范围小，工作效率低，且仍存在界面结合力弱等问题。

因此，针对上述问题，需改变现有的激光熔覆工艺方法，使之满足钛合金薄壁叶片修复后叶型和性能的相关技术要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种钛合金薄壁叶片损伤件的激光熔覆多方位修复方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

S1：采用线切割在待修复薄壁叶片的损伤区域开一个槽，所述槽的槽底为弧形，并机械打磨所述槽；

其中，所述槽完全覆盖待修复薄壁叶片的损伤区域；

S2：确定激光熔覆的工艺参数，所述工艺参数包括激光光斑直径、激光功率、扫描速度、送粉量和单层熔覆深度；

S3：根据步骤S2确定的激光熔覆参数对同轴送粉激光熔覆设备的参数进行设定，并利用同轴送粉激光熔覆对槽按槽口宽度方向熔覆若干列，所述列均采用从槽底向槽口的螺旋上升的方式熔覆，所述各列的深度均高于列所在位置对应的槽口至槽底的深度；

S4：对槽的两侧面依次进行单层S型搭接第二次激光熔覆，且槽的两侧面的熔覆厚度超过熔覆区域所在位置对应的原叶片的厚度，其中，所述第二次激光熔覆的熔覆区域全覆盖槽的侧面；

S5：通过逆向工程获得叶片损伤区域的几何特征，随后，对钛合金叶片熔覆修复部位进行多轴数控铣削加工和打磨抛光，完成钛合金薄壁叶片的损伤修复。

进一步，所述槽的槽口宽度至少为损伤区域的宽度的3倍，所述槽的槽口至槽底的最大深度至少为损伤区域的深度的1.5倍。

进一步，所述激光光斑直径小于所述待修复薄壁叶片的厚度、所述激光功率为700-1000W、扫描速度为7-10mm/s、送粉量400-500g/min和单层熔覆深度0.6-0.8mm。

进一步，步骤S3中单列熔覆完成后冷却预设时间后进行下一列熔覆，所述预设时间为熔覆粉末冷凝成型所需的最短时间。

进一步，步骤S4中第二次激光熔覆的扫描路径垂直于槽口到槽底的深度方向上的扫描路径，且为S型。