CN111041472A - 一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法 - Google Patents

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吴年硕
蔡乐
钱余昕
陈江
李雷
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Abstract

本发明涉及轮毂榫槽复型技术领域，且公开了一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，包括以下步骤：1）损伤部位预处理；2）损伤检测；3）获得熔覆粉末；4）激光熔覆；5)熔覆记录；6)复形；7)缺陷检测。该地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，通过打破了传统的燃气轮机榫槽与燃机叶片简单喷涂修复，提出了一种具有高塑性、耐高温特性的回弹填充复型层激光修复方法，为榫槽各台阶熔覆的金属塑性回弹填充层，解决了榫齿与榫槽难以精密结合的困难，而且显著缩短了修复周期，较喷涂法更安全可靠，修复后的塑性复型层完全满足燃气轮机榫槽的使用要求，激光熔覆独特的复型层对榫槽本身热影响区小。

Description

一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法
技术领域
本发明涉及轮毂榫槽复型技术领域，具体为一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法。
背景技术
激光熔覆是通过高能激光束快速熔凝使基材表面与熔覆材料间形成冶金结合层，且不会影响所熔覆出高性能合金熔覆层本身材料性能及基材本身性能的先进再制造技术，导致其能灵活的适应更多工况条件的修复，如通过透明介质可对狭小空间的加工，热影响区小对易变形工件的加工，和光束可更易于导向通过数控***的配合精密部件的加工等，大大提高了生产效率，加工质量的稳定，激光熔覆技术解决了堆焊、氩弧焊、喷涂、镀层等传统修理方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、基体材料结合强度难以保证的矛盾，为产品再制造和失效零部件的修复提供了一种新的途径。
目前，激光熔覆修复技术因其快速、高精密、修复件寿命长和绿色节能等特点，在再制造领域已得到了日渐广泛的推广及应用，地面燃气轮机轮毂榫槽由于长周期使用，导致叶片与榫槽相互磨损，间隙成倍增大，其间隙值0.02~0.5mm，目前由于榫槽本身的结构特征，以往的修复方案多以叶片喷涂为主，但是喷涂本身的工艺原理导致叶片并不能长期和有效的解决叶片与榫槽间的磨损问题，故而提出一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法解决上述问题。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，具备高塑性、耐高温特性且使用寿命长等优点，解决了以往的修复方案多以叶片喷涂为主，但是喷涂本身的工艺原理导致叶片并不能长期和有效的解决叶片与榫槽间的磨损的问题。
（二）技术方案
为实现上述高塑性、耐高温特性且使用寿命长的目的，本发明提供如下技术方案：一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，包括以下步骤：
1） 损伤部位预处理，对进行地面燃气轮机轮毂榫槽进行全方位的清理，具体为对其表面进行除锈和除油清理，避免其表面残留的灰尘和碎屑影响后续的工序，清理完毕后，确认无裂纹等缺陷后，方可进行激光熔覆；
2）损伤检测，首先对进行地面燃气轮机轮毂榫槽激光熔覆前的各项检测及复型前调试工作，内容包括各榫齿自身尺寸、硬度和无损探伤检测，并制作标准量棒，测量榫槽各级的间距，计算出榫齿的磨损量，根据磨损量确定最终维修方案；
3）获得熔覆粉末，熔覆材料成分为C:0.3%、Cr:18%、Cu:26%、Mo：4%、Fe：1.1%、B：0.5%、Si：0.4%和Ni:余量，准备完毕后备用；
4）激光熔覆，将燃气轮机轮毂榫槽固定在机床上，采用激光焊机对地面燃气轮机轮毂榫槽提供激光熔覆，为磨损偏移榫槽三级台阶提供镍合金材料复型功能层，每条复型功能层4±0.1mm，高度为榫槽磨损深度＋0.05~0.1mm，使榫槽各台阶恢复尺寸的同时形成具有良好塑性复型层，叶片回装时其塑性回弹将间隙填充，即叶片各台阶与榫槽各台阶结合更为致密和接触面积将得到最大化；
5)熔覆记录，对激光熔覆后各榫槽台阶进行尺寸检测记录；
6)复形，对榫槽复型层做氧化皮质层进行去除后再做适当的修研，将榫槽各台阶与叶片各台阶接触面积最大化；
7)缺陷检测，采用PT无损探伤法，确保复型层不存在熔覆缺陷。
优选的，所述激光熔覆选用5000w二氧化碳激光器。
优选的，所述复型层的熔覆工艺参数为功率：3000～3200W，光斑直径：4～4.5mm，扫描速度：300～600mm/min，置粉厚度：0.1～0.8mm。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，具备以下有益效果：
该地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，通过打破了传统的燃气轮机榫槽与燃机叶片简单喷涂修复，提出了一种具有高塑性、耐高温特性的回弹填充复型层激光修复方法，为榫槽各台阶熔覆的金属塑性回弹填充层，解决了榫齿与榫槽难以精密结合的困难，而且显著缩短了修复周期，较喷涂法更安全可靠，修复后的塑性复型层完全满足燃气轮机榫槽的使用要求，激光熔覆独特的复型层对榫槽本身热影响区小，保证复型后榫齿不会发生形变，也为榫槽多次维修的提供了可能，所提出的激光熔覆材料同时具备耐高温和高塑性的特点，既满足了燃气轮机高温运行的要求，又满足了榫齿和榫槽精密结合的要求，同时通过叶片各台阶与榫槽各台阶结合更为致密和接触面积将得到最大化，从而实现延长榫槽使用寿命的作用，达到了高塑性、耐高温特性且使用寿命长的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，包括以下步骤：
1） 损伤部位预处理，对进行地面燃气轮机轮毂榫槽进行全方位的清理，具体为对其表面进行除锈和除油清理，避免其表面残留的灰尘和碎屑影响后续的工序，清理完毕后，确认无裂纹等缺陷后，方可进行激光熔覆；
2）损伤检测，首先对进行地面燃气轮机轮毂榫槽激光熔覆前的各项检测及复型前调试工作，内容包括各榫齿自身尺寸、硬度和无损探伤检测，并制作标准量棒，测量榫槽各级的间距，计算出榫齿的磨损量，根据磨损量确定最终维修方案；
3）获得熔覆粉末，熔覆材料成分为C:0.3%、Cr:18%、Cu:26%、Mo：4%、Fe：1.1%、B：0.5%、Si：0.4%和Ni:余量，准备完毕后备用；
4）激光熔覆，将燃气轮机轮毂榫槽固定在机床上，采用激光焊机对地面燃气轮机轮毂榫槽提供激光熔覆，激光熔覆选用5000w二氧化碳激光器，为磨损偏移榫槽三级台阶提供镍合金材料复型功能层，每条复型功能层4±0.1mm，高度为榫槽磨损深度＋0.05~0.1mm，使榫槽各台阶恢复尺寸的同时形成具有良好塑性复型层，叶片回装时其塑性回弹将间隙填充，即叶片各台阶与榫槽各台阶结合更为致密和接触面积将得到最大化，复型层的熔覆工艺参数为功率：3000～3200W，光斑直径：4～4.5mm，扫描速度：300～600mm/min，置粉厚度：0.1～0.8mm；
5)熔覆记录，对激光熔覆后各榫槽台阶进行尺寸检测记录；
6)复形，对榫槽复型层做氧化皮质层进行去除后再做适当的修研，将榫槽各台阶与叶片各台阶接触面积最大化；
7)缺陷检测，采用PT无损探伤法，确保复型层不存在熔覆缺陷。
本发明的有益效果是：通过打破了传统的燃气轮机榫槽与燃机叶片简单喷涂修复，提出了一种具有高塑性、耐高温特性的回弹填充复型层激光修复方法，为榫槽各台阶熔覆的金属塑性回弹填充层，解决了榫齿与榫槽难以精密结合的困难，而且显著缩短了修复周期，较喷涂法更安全可靠，修复后的塑性复型层完全满足燃气轮机榫槽的使用要求，激光熔覆独特的复型层对榫槽本身热影响区小，保证复型后榫齿不会发生形变，也为榫槽多次维修的提供了可能，所提出的激光熔覆材料同时具备耐高温和高塑性的特点，既满足了燃气轮机高温运行的要求，又满足了榫齿和榫槽精密结合的要求，同时通过叶片各台阶与榫槽各台阶结合更为致密和接触面积将得到最大化，从而实现延长榫槽使用寿命的作用，达到了高塑性、耐高温特性且使用寿命长的目的，解决了以往的修复方案多以叶片喷涂为主，但是喷涂本身的工艺原理导致叶片并不能长期和有效的解决叶片与榫槽间的磨损的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
1） 损伤部位预处理，对进行地面燃气轮机轮毂榫槽进行全方位的清理，具体为对其表面进行除锈和除油清理，避免其表面残留的灰尘和碎屑影响后续的工序，清理完毕后，确认无裂纹等缺陷后，方可进行激光熔覆；
2）损伤检测，首先对进行地面燃气轮机轮毂榫槽激光熔覆前的各项检测及复型前调试工作，内容包括各榫齿自身尺寸、硬度和无损探伤检测，并制作标准量棒，测量榫槽各级的间距，计算出榫齿的磨损量，根据磨损量确定最终维修方案；
3）获得熔覆粉末，熔覆材料成分为C:0.3%、Cr:18%、Cu:26%、Mo：4%、Fe：1.1%、B：0.5%、Si：0.4%和Ni:余量，准备完毕后备用；
4）激光熔覆，将燃气轮机轮毂榫槽固定在机床上，采用激光焊机对地面燃气轮机轮毂榫槽提供激光熔覆，为磨损偏移榫槽三级台阶提供镍合金材料复型功能层，每条复型功能层4±0.1mm，高度为榫槽磨损深度＋0.05~0.1mm，使榫槽各台阶恢复尺寸的同时形成具有良好塑性复型层，叶片回装时其塑性回弹将间隙填充，即叶片各台阶与榫槽各台阶结合更为致密和接触面积将得到最大化；
5)熔覆记录，对激光熔覆后各榫槽台阶进行尺寸检测记录；
6)复形，对榫槽复型层做氧化皮质层进行去除后再做适当的修研，将榫槽各台阶与叶片各台阶接触面积最大化；
7)缺陷检测，采用PT无损探伤法，确保复型层不存在熔覆缺陷。
2.根据权利要求1所述的一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，其特征在于，所述激光熔覆选用5000w二氧化碳激光器。
3.根据权利要求1所述的一种地面燃气轮机轮毂榫槽激光复型工艺方法，其特征在于，所述复型层的熔覆工艺参数为功率：3000～3200W，光斑直径：4～4.5mm，扫描速度：300～600mm/min，置粉厚度：0.1～0.8mm。
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