CN112281156A - 一种随形模激光熔铸修复方法 - Google Patents

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Abstract

一种随形模激光熔铸修复方法，包括以下步骤：1）切除损伤部位：将待修复零件的损伤部位加工规则，去除损伤的区域，并且在切除之后对损伤部位进行清洗、干燥；2）制作夹持块：基于待修复零件的型面模型，加工出内曲面夹持块和外曲面夹持块，并基于所述内曲面夹持块和所述外曲面夹持块做夹持夹具；3）装夹持块：在待修复零件的外周装配与其型面相匹配的内曲面夹持块及外曲面夹持块，并夹持夹具将夹持块固定住；4）激光熔铸零件；向夹持块的槽内进行送粉或铺粉，并利用激光将夹持块的槽内的粉末熔化与夹持的零件上端熔合在一起成型；本发明的有益效果是：在零件上端修复，不会对零件其他部位产生影响。和其他修复方法相比，热变形小，应力小。

Description

一种随形模激光熔铸修复方法
技术领域
本发明涉及激光熔铸技术领域，具体涉及一种随形模激光熔铸修复方法。
背景技术
随着工业的迅速发展，构件日渐趋于轻量化、形状复杂化，并且要满足高性能和低成本的要求。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以降低大量成本。
一般零件经常使用的修复方法有焊接、热喷涂等加工处理，但是由于零件厚度不够，在较小的热应力下就会使其产生变形，或者在加工修复过程中过度受热而出现烧穿现象，严重影响了零件的尺寸，而后导致零件修复后达不到标准。激光熔覆技术对基材热影响区小，冷却速度快，冶金结合致密，可控性好，因此选用激光熔覆技术进行修复。
在修复零件时，由于增材精度的问题，修复增材的体积比需要的体积大，激光修复形貌由表面张力决定，在没有束缚的条件下，形貌不平整，应力比较大，后续加工工作量大。因此，发明人提供了一种随形模激光熔铸修复方法，利用铜模减少加工区域热影响和对加工区域形貌有一定的约束效果。减少修复后零件的形状变化，修复后只需要利用做好的型线样板对零件进行修形，就可以得到较好的形状以及较高的使用寿命。尤其在对薄壁件修复时，热量稍大一些就很容易引起变形，现在有铜模可以吸收热量，减少了对零件原有部分的热输入，更好地保护了待修复零件和增材部分的形状。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提出了一种随形模激光熔铸修复方法，可防止零件在修复过程中变形或烧穿的现象。
本发明的技术方案如下：
一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）切除损伤部位：将待修复零件的损伤部位加工规则，去除损伤的区域，并且在切除之后对损伤部位进行清洗、干燥；
2）制作夹持块：基于待修复零件的型面模型，加工出内夹持块和外夹持块，并基于所述内夹持块和所述外夹持块做夹持夹具；
3）装夹持块：在待修复零件的外周装配与其型面相匹配的内夹持块及外夹持块，并通过夹持夹具将夹持块固定；
4）激光熔铸零件；向夹持块的槽内进行送粉或铺粉，并利用激光将夹持块的槽内的粉末熔化与夹持的零件上端熔合在一起成型；
5）后处理：对激光熔铸修复后的零件进行后处理。
所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，所述步骤1）中采用数控铣或者线切割加工方法将待修复零件的损伤部位加工规则。
所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，所述步骤2）中所述的内夹持块的装配面与所述的待修复零件的内型面仿形匹配，所述的外夹持块的装配面与所述的待修复零件的外型面仿形匹配。
所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，所述内夹持块与外夹持块上由内向外分别设有待修复零件轮廓槽、铜模定型轮廓槽及开口轮廓槽，且所述开口轮廓槽的槽口采用喇叭状开口。
所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，所述步骤4）中送粉是在激光扫描的同时，同步将粉末送入槽内，适用于零件修复区域较厚的零件修复；铺粉是先在槽内预置适量的粉末，适用于零件修复区域较薄的零件。
所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于：所述步骤5）中对修复后的零件进行钳修复形，恢复预期的零件形面，完成零件修复，并检测。
本发明的有益效果是：在零件上端修复，不会对零件其他部位产生影响。和其他修复方法相比，热变形小，应力小。和选区激光熔化技术相比，该技术可以在曲面上进行修复。和激光立体成形技术相比，变形小或基本不变形，只需利用做好的型线样板对零件进行修形，热影响区小。由于周围有铜模对熔融部分的形状进行限制，所以成型精度和铸造相当，有铜模吸收热量，可以减少过大的热输入产生变形，过熔等问题。
附图说明
图1是本发明实施例待修复叶片的示意图；
图2是本发明实施例的夹持块示意图；
图3是本发明实施例在叶片待修复区域的外周装配夹持块的示意图；
图4是本发明实施例的夹持块与待修复叶片夹持完后的俯视示意图；
图中：1-待修复叶片，2-外曲面夹持块，3-内曲面夹持块，4-待修复叶片轮廓槽，5-铜模定型轮廓槽，6-开口轮廓槽。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。
一种随形模激光熔铸修复的方法，主要由下列工序组成：
1）切除损伤部位：将待修复零件的损伤部位加工规则，去除损伤的区域，并且在切除之后对损伤部位进行清洗、干燥；步骤1）中采用数控铣或者线切割加工方法将待修复零件的损伤部位加工规则。
2）制作夹持块：基于待修复零件的型面模型，加工出内夹持块和外夹持块，并基于所述内夹持块和所述外夹持块做夹持夹具；步骤2）中所述的内夹持块的装配面与所述的待修复零件的内型面仿形匹配，所述的外夹持块的装配面与所述的待修复零件的外型面仿形匹配；所述内夹持块与外夹持块上由内向外分别设有待修复零件轮廓槽、铜模定型轮廓槽及开口轮廓槽，且所述开口轮廓槽的槽口采用喇叭状开口，其中，开口轮廓槽的槽口采用喇叭状开口目的是收集粉末，解决同步送粉，粉斑过大的问题，铜模定型轮廓槽竖直的，起到熔铸定型的作用，且铜模定型轮廓槽略大于待修复零件轮廓槽的尺寸，预留出加工余量。
3）装夹持块：在待修复零件的外周装配与其型面相匹配的内夹持块及外夹持块，并夹持夹具将夹持块固定住。
4）激光熔铸零件；向夹持块的槽内进行送粉或铺粉，并利用激光将夹持块的槽内的粉末熔化与夹持的零件上端熔合在一起成型；步骤4）中送粉是在激光扫描的同时，同步将粉末送入槽内，适用于零件修复区域较厚的零件修复；铺粉是先在槽内预置适量的粉末，适用于零件修复区域较薄的零件。
5）后处理：对修复后的零件进行钳修复形，恢复预期的零件形面，完成零件修复，并检测。
以上工序通常是按照时间先后顺序依次进行。
实施例（如图1-4所示）：
利用随形模激光熔铸修复的方法对某汽轮机转子叶片修复（主要针对叶片顶部的破损修复）：
1）切除损伤部位：将叶片顶部的损伤部位打磨平整，从而去除损伤的区域，并且在切除之后对损伤部位进行清洗、干燥；
2）制作夹持块：基于叶片的型面模型，加工出内曲面夹持块和外曲面夹持块，并基于所述内曲面夹持块和所述外曲面夹持块制作夹持夹具；
3）装夹持块：在叶片的外周装配与其型面相匹配的内曲面夹持块及外曲面夹持块，并夹持夹具将夹持块固定住；
4）激光熔铸零件；向夹持块的铜模定型轮廓槽内进行送粉或铺粉，并利用激光将夹持块的铜模定型轮廓槽内的粉末熔化与夹持的零件上端熔合在一起成型；
5）后处理：对激光熔铸修复后的零件进行钳修复形，并检测。
如图1所示，为待修复叶片形状，厚处为1-2mm，薄处为0.2-0.5mm。
如图2 所示，制作的待修复叶片的外曲面夹持块，制作的待修复叶片的内曲面夹持块。
如图3 所示，是将待修复叶片和夹持块组合固定后的示意图。
如图4所示，开口轮廓槽相对于铜模定型轮廓槽大，铜模定型轮廓槽相对于待修复叶片轮廓槽大。
激光熔铸修复工艺参数如下：
功率：1000w；光斑直径：2mm；送粉量10g/min；粉末材料成分：C：0.5-0.8%；Ni：50-55%；Cr：17-21%；Co:0.5-1%；Mo：2.8-3.3%；Al：0.2-0.8%；Ti：0.65-1.15%；Nb：4.75-5.5%；B：0.002-0.006%；Mn:0.2-0.35%;Si:0.2-0.35%；S：0.01-0.015%；Cu：0.2-0.3%；P：0.01-0.015%；Mg：0.005-0.01%；Fe：余量；扫描速度10mm/s；熔覆厚度：根据需求而定，要求修复后尺寸比原件基高高1mm左右。
激光熔铸达到要求后，分解定型工装进行钳修复形。修复后转子运行良好。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）切除损伤部位：将待修复零件的损伤部位加工规则，去除损伤的区域，并且在切除之后对损伤部位进行清洗、干燥；
2）制作夹持块：基于待修复零件的型面模型，加工出内夹持块和外夹持块，并基于所述内夹持块和所述外夹持块做夹持夹具；
3）装夹持块：在待修复零件的外周装配与其型面相匹配的内夹持块及外夹持块，并通过夹持夹具将夹持块固定；
4）激光熔铸零件；向夹持块的槽内进行送粉或铺粉，并利用激光将夹持块的槽内的粉末熔化与夹持的零件上端熔合在一起成型；
5）后处理：对激光熔铸修复后的零件进行后处理。
2.根据权利要求1所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，所述步骤1）中采用数控铣或者线切割加工方法将待修复零件的损伤部位加工规则。
3.根据权利要求1所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，所述步骤2）中所述的内夹持块的装配面与所述的待修复零件的内型面仿形匹配，所述的外夹持块的装配面与所述的待修复零件的外型面仿形匹配。
4.根据权利要求1所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，所述内夹持块与外夹持块上由内向外分别设有待修复零件轮廓槽、铜模定型轮廓槽及开口轮廓槽，且所述开口轮廓槽的槽口采用喇叭状开口。
5.根据权利要求1所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于，所述步骤4）中送粉是在激光扫描的同时，同步将粉末送入槽内，适用于零件修复区域较厚的零件修复；铺粉是先在槽内预置适量的粉末，适用于零件修复区域较薄的零件。
6.根据权利要求1所述的一种随形模激光熔铸修复方法，其特征在于：所述步骤5）中对修复后的零件进行钳修复形，恢复预期的零件形面，完成零件修复，并检测。
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