[发明专利]一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置及方法

说明书

本发明提出了一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置及方法，属于机械连接中尺寸超差孔的修复技术领域。解决了现有超差孔修复困难的问题。装置包括径向增材工具、下支撑体和增材粉末，所述下支撑体设置在待修复超差孔下方，所述增材粉末填压在待修复超差孔内部，所述径向增材工具与待修复超差孔同轴设置，所述待修复超差孔开设在待修复超差孔基体上，所述径向增材工具包括功能部，所述功能部包括相互套接并相对转动的夹套、端面发热体和径向增材作用体。它主要用于超差孔的修复。

技术领域

本发明属于机械连接中尺寸超差孔的修复技术领域，特别是涉及一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置及方法。

背景技术

机械连接是最常用的连接方法之一，广泛应用于航空航天、高速列车、建筑、汽车等领域。为了实现轻量化设计需求，以轻质合金为超差孔基体，呈逐渐上升的趋势。但在长期的服役过程中，轻质合金超差孔在载荷冲击、磨损和腐蚀等作用下，易导致超差孔内径损坏与扩大等问题，容易产生安全隐患。

目前，已有的修复方法为打磨、镶块或补焊等，均无法满足飞机较高使用要求。打磨扩孔法可以修复超差孔，但该方法将扩大原有超差孔孔径，导致精度和承载面积的下降。通过嵌套修补套完成超差孔修复的方法，修复后的超差孔强度较低，易发生二次损坏。利用熔化焊修复超差孔后，由于熔化修复温度高，易导致修复区气孔、裂纹等缺陷，且修复后性能下降严重。可见，上述方法均能对超差孔径进行修复，但存在修复区力学性能出现下降或拥有较大的局限性等问题，无法完成多规格多尺寸的超差孔修复。因此，开发一种新型的超差孔径向增材制造方法，依据超差孔典型服役位置及性能需求，通过材料成分和修复工艺的合理调控，实现多尺寸多规格超差孔的优质高可靠修复，显得尤为迫切和重要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置及方法，以解决现有超差孔修复困难的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种同轴径向增材再制造修复超差孔的装置，它包括径向增材工具、下支撑体和增材粉末，所述下支撑体设置在待修复超差孔下方，所述增材粉末填压在待修复超差孔内部，所述径向增材工具与待修复超差孔同轴设置，所述待修复超差孔开设在待修复超差孔基体上，所述径向增材工具包括功能部，所述功能部包括相互套接并相对转动的夹套、端面发热体和径向增材作用体。

更进一步的，所述径向增材工具还包括夹持部和散热部，所述夹持部、散热部和功能部由上至下依次设置，所述夹持部上设置有定位平面。

更进一步的，所述增材粉末主体材料为铝合金、镁合金、铜合金或钛合金粉末，增强体为质量分数为0.1％～80％的SiC、石墨烯和/或碳纳米管，所述增材粉末直径为1～500μm。

更进一步的，所述径向增材作用体为圆柱与圆锥的组合体结构，圆柱壁上设置有螺纹或铣平面，所述下支撑体的下支撑体基体上开设有圆锥面，所述圆锥面与径向增材作用体圆锥结构对应。

更进一步的，所述端面发热体直径为待修复超差孔直径的1～3倍，径向增材作用体的直径为待修复超差孔直径的0.4～0.9倍。

更进一步的，所述径向增材工具的材料硬度和强度不低于待修复超差孔基体的材料硬度和强度。

更进一步的，所述下支撑体形状尺寸不小于待修复超差孔，厚度不小于1mm。

更进一步的，所述待修复超差孔直径为1～500mm，深度为1～200mm。

本发明还公开了一种同轴径向增材再制造修复超差孔的方法，它包括以下步骤：

步骤1：将下支撑体置于待修复超差孔下，通过加持装置固定，确定径向增材工具与待修复超差孔在同一轴线中，依据待修复超差孔直径尺寸，设计径向增材工具尺寸；

步骤2：将增材粉末置入待修复超差孔中并逐步压实，直至压实的增材粉末高度与待修复超差孔基体厚度一致；