CN108406223B - 一种薄壁类零件的焊接修复方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄壁类零件的焊接修复方法及其装置，包括对薄壁类零件进行预热和防过热处理，在薄壁类零件焊接处的背侧轧制或粘合一层低熔点金属薄片，利用金属熔化相变潜热非稳态局部高效吸热原理，实现零件局部的高效冷却，进而防止薄壁类零件在焊接过程中过度受热而出现变形或烧穿现象。

Description

一种薄壁类零件的焊接修复方法及装置
技术领域
本发明涉及航空零件修复与加工技术领域，具体涉及一种薄壁类零件的焊接修复方法及装置。
背景技术
随着航空工业的迅速发展，构件日渐趋于大型整体化、薄壁轻量化、形状复杂化，并且要满足高性能和低成本的要求。如发动机或燃料箱内的大多数零部件均为大型薄壁类零件，其工作环境恶劣，经常会受到高温燃气、风蚀磨损及压力冲击等损伤。由于大多数零件成本较高，加工周期较长，因此将受损零件直接修复后使用可为企业降低大量成本。
薄壁类零件常用的修复方法有激光熔覆、热喷涂及焊接等加工处理，但是由于薄壁类零件厚度不够，经常在加工修复过程中过度受热而出现热变形及烧穿现象，严重影响了零件的尺寸，从而导致零件修复后不符合使用标准。
现有的焊接修复处理工艺中大多采用机械夹持的方式为零件提供稳定性，同时防止零件在焊接时出现变形，但这种方式只能保证零件靠近夹持处的地方变形量小，并不能防止过度受热引起的变形和烧穿现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄壁类零件的焊接修复方法及其装置，可防止零件在高温焊接的过程中因过度受热而出现变形或烧穿现象。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种薄壁类零件的焊接修复方法包括以下步骤：
(1)表面清洗：采用氟离子对零件表面进行清洗；
(2)裂纹检测：按照液体渗透检查标准对零件进行裂纹检测，然后采用丙酮或酒精溶液对零件的焊接面进行擦拭；
(3)预热处理：将零件擦拭干净后整体预热至150～220℃，然后将零件安装在焊接平台上进行表面堆焊，堆焊前焊条先经过300～350℃烘焙1h后再缓冷；
(4)防过热处理：在零件焊接处的背侧轧制或粘合一层低熔点金属薄片，防止零件在焊接过程中过度受热出现变形或烧穿；
(5)熔覆焊接：调节焊接平台的斜度，对零件进行熔覆焊接；
(6)真空退火处理：将熔覆焊接后的零件置于真空炉中进行真空热处理，去除焊接应力；
(7)标准检验：对零件进行硬度、尺寸及焊缝裂纹检查，检查是否符合标准。
进一步地，步骤(2)中的液体渗透检查为荧光溶液渗透检查。
进一步地，步骤(4)中的低熔点金属薄片为铝或铝合金薄片。
一种薄壁类零件的焊接修复装置，包括底座和焊接平台，底座的上表面一侧设置有凸台，另一侧安装有滑座，凸台靠近滑座的一侧设置有斜面，所述焊接平台的底部与凸台的斜面铰接，焊接平台上开有焊接孔，焊接平台的焊接孔处两侧可滑动地安装有承载板，所述滑座上安装有滑块，滑块上铰接有支架杆，支架杆的一端与焊接平台铰接。
进一步地，所述承载板的截面形状为T形，且承载板的内侧开有承载槽，承载板的外侧设置有拉环。
进一步地，所述焊接平台的背侧固定有圆筒，圆筒内配合有转轴，所述支架杆一端与转轴固定连接。
进一步地，所述底座内开有放置槽。
本发明通过在薄壁类零件焊接处的背侧轧制或粘合一层低熔点金属薄片，利用金属熔化相变潜热非稳态局部高效吸热原理，实现零件局部的高效冷却，进而防止薄壁类零件在焊接过程中过度受热而出现变形或烧穿现象。
附图说明
图1为本发明的薄壁类零件的焊接修复装置的结构示意图；
图2为本发明装置中承载板的结构示意图。
图中标记：1-底座；2-焊接平台；3-承载板；4-焊接孔；5-滑座；6-滑块；7-支架杆；8-凸台；9-放置槽；31-承载槽；32-拉环。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例提供的薄壁类零件的焊接修复装置包括底座1和焊接平台2，底座1的上表面一侧设置有凸台8，另一侧安装有滑座5，凸台8靠近滑座5的一侧设置有斜面，所述焊接平台2的底部铰接在凸台8的斜面上；焊接平台2上开有焊接孔4，薄壁类零件放置在焊接孔4处的焊接平台2表面上进行焊接，焊接孔4处的两侧可滑动地安装有承载板3，承载板3的截面形状为T形，且承载板3的内侧开有承载槽31，可用于承载薄壁类零件，承载板3的外侧设置有拉环32，根据零件的长度，拉动拉环32，调整两块承载板3间隔的距离。
所述滑座5上安装有滑块6，焊接平台2的背侧固定有圆筒，圆筒内配合有转轴，本实施例中，滑块6的两侧均铰接有支架杆7，两根支架杆7的一端分别与转轴的两端固定连接，推动滑块6，进而调整焊接平台2的倾斜角度。所述底座1内开有放置槽9，可用于放置焊枪、焊条等工具。
本实施例提供的薄壁类零件的焊接修复方法包括以下步骤：
(1)表面清洗：采用氟离子先对零件表面进行清洗。由于薄壁类零件工作条件极其恶劣，表面会附着一些较难去除的氧化物、硫化物和碳化物等，普通酸碱清洗剂对氧化物、硫化物和碳化物等去除效果甚微。而采用气相氟离子可使零件表面附着的氧化物、硫化物和碳化物清洗干净，具体是将薄壁类零件暴露在1000℃下的高纯度氟化氢和氢气之中，氟离子与氧化物、硫化物和碳化物以及金属(钛、铝和钇)反应形成氟化物，同时，氧和氢则反应形成水蒸气，最终得到高清洁度表面的薄壁类零件；
(2)裂纹检测：按照荧光溶液渗透检查标准即ASTM E1417Type 1，Method A，B orD，Level 3标准检查零件的裂纹情况，裂纹符合标准后采用丙酮或酒精溶液对零件的焊接表面进行擦拭；
(3)预热处理：将零件擦拭干净后整体预热至150～220℃，本实施例优选为200℃，然后将零件安装在焊接平台2的焊接孔4处先进行表面堆焊。焊条采用J506焊条，堆焊前焊条先经过300～350℃烘焙1h，本实施例优选在320℃的环境下进行烘焙，烘焙后放置棉被上进行缓冷。由于J506焊条含碳量、合金元素含量较低，线膨胀系数较小，不易产生焊缝缺陷，同时将J506焊条预先处理后可防止堆焊后出现堆焊层剥落的现象；此外，预先设置堆焊层可使焊接熔覆处与焊条材料性能相近，进一步减少焊接应力，进而减少焊缝的产生；
(4)防过热处理：在零件焊接处的背侧轧制或粘合一层低熔点金属薄片，低熔点金属薄片为铝或铝合金薄片，防止零件在焊接过程中因过度受热出现变形或烧穿现象。具体地，将铝或铝合金板轧制为厚度约5mm，形状与薄壁类零件背侧形状相匹配的金属薄片，然后将铝或铝合金薄片放置在承载板3内侧的承载槽31内，金属薄片不仅可为薄壁类零件提供硬性支撑，而且当焊接热量传递到铝或铝合金薄片上并达到其熔点温度，铝或铝合金薄片就会通过其相当大的熔化潜热而迅速吸收大量热量，实现薄壁类零件焊接处的快速冷却，从而防止零件过度受热后出现变形或烧穿现象；
(5)熔覆焊接：滑动滑块6调节焊接平台2的斜度，对零件进行熔覆焊接。在焊接过程中为达到较高的焊接强度，操作者会一直调节焊接的角度，因此操作者会不断变换操作位置，这样会要求操作者本身具有较高的技巧，通过推动滑块6，从而调节薄壁类零件的位置，可降低操作者对焊接环境的要求，提高焊接的品质和质量；
(6)真空退火处理：将熔覆焊接后的零件置于真空炉中进行真空热处理，去除焊接应力。由于真空热处理炉的加热室在工作时几乎处于真空状态，仅存在微量的一氧化碳和氢气等，而一氧化碳和氢气对加热的金属是有还原性的，不会使零件表面发生氧化脱碳反应，同时还能使零件表面已形成的氧化膜还原，可使加热后的零件表面保持原来的金属光泽和良好的表面性能；
(7)标准检验：对零件进行硬度、尺寸及焊缝裂纹检查，检查是否符合使用标准。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种薄壁类零件的焊接修复方法，其特征在于，采用一种焊接修复装置，所述焊接修复装置包括底座和焊接平台，底座的上表面一侧设置有凸台，另一侧安装有滑座，凸台靠近滑座的一侧设置有斜面，所述焊接平台的底部与凸台的斜面铰接，焊接平台上开有焊接孔，焊接平台的焊接孔处两侧可滑动地安装有承载板，所述滑座上安装有滑块，滑块上铰接有支架杆，支架杆的一端与焊接平台铰接；所述承载板的截面形状为T形，且承载板的内侧开有承载槽，承载板的外侧设置有拉环；
所述焊接修复方法包括以下步骤：
(1)表面清洗：采用氟离子对零件表面进行清洗；
(2)裂纹检测：按照液体渗透检查标准对零件进行裂纹检测，然后采用丙酮或酒精溶液对零件的焊接面进行擦拭；
(3)预热处理：将零件擦拭干净后整体预热至150～220℃，然后将零件安装在焊接平台上进行表面堆焊，堆焊前焊条先经过300～350℃烘焙1h后再缓冷；
(4)防过热处理：在零件焊接处的背侧轧制或粘合一层低熔点金属薄片，防止零件在焊接过程中过度受热而变形或烧穿；所述低熔点金属薄片放置在所述承载槽内；
(5)熔覆焊接：调节焊接平台的斜度，对零件进行熔覆焊接；
(6)真空退火处理：将熔覆焊接后的零件置于真空炉中进行真空热处理，去除焊接应力；
(7)标准检验：对零件进行硬度、尺寸及焊缝裂纹检查，检查是否符合标准。
2.根据权利要求1所述的薄壁类零件的焊接修复方法，其特征在于：步骤(2)中的液体渗透检查为荧光溶液渗透检查。
3.根据权利要求1所述的薄壁类零件的焊接修复方法，其特征在于：步骤(4)中的低熔点金属薄片为铝或铝合金薄片。
4.根据权利要求1所述的薄壁类零件的焊接修复方法，其特征在于：所述焊接平台的背侧固定有圆筒，圆筒内配合有转轴，所述支架杆一端与转轴固定连接。
5.根据权利要求1所述的薄壁类零件的焊接修复方法，其特征在于：所述底座内开有放置槽。
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