申请/专利权人：中国航发北京航空材料研究院

申请日：2020-09-02

公开（公告）日：2023-05-23

公开（公告）号：CN112077309B

主分类号：B22F3/105

分类号：B22F3/105;B22F3/24;B22F7/06;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02;B33Y80/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.23#授权;2021.01.01#实质审查的生效;2020.12.15#公开

摘要：本发明属于航空发动机维修技术领域，涉及一种钛合金压气机转子叶片叶尖修复方法及修复工装；该方法采用激光选区熔化或电子束选区熔化工艺完成修复，其借助工装使叶片可置于激光选区熔化或电子束选区熔化设备成形区域并在叶尖处进行成形，通过三维扫描获取数据进行逆向建模得到需要修复成形的模型及相关位置信息，并设计相应的工装与叶片装夹，其结构和形式不限，工装可以用来完成叶片装夹，辅助定位及位置校准；定位校准后进行打印修复成形，最后完成后处理及检测；良好地控制了叶片修复的定位精度，且具有热输入小、晶粒细小力学性能好、变形小、表面粗糙度好、尺寸精度高、近净成形无需机加、成形快速高效等优点。

主权项：1.一种钛合金压气机转子叶片叶尖修复方法，其特征在于：所述修复方法利用激光选区熔化或电子束选区熔化来对钛合金压气机转子叶片叶尖进行修复；通过激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备在叶片的叶尖表面进行逐层铺粉并利用激光或电子束扫描成形；包含以下步骤：步骤一、工装设计与叶片装夹：所述工装安装于激光选区熔化设备或电子束选区熔化设备安装基板上，装夹并辅助定位叶片，对叶片位置进行校准；并辅助激光选区熔化或电子束选区熔化对叶片叶尖修复；所述工装的材料为TC4钛合金；所述修复工装包括十字基块（1）、基板底座（2）、锁紧块（3）、底部垫块（4）和螺栓（5）；所述的十字基块（1）的高度与装卡后的叶片叶尖等高，用于叶片叶尖高度定位，固定于基板底座（2）表面；所述的基板底座（2）长、宽与激光选区熔化或电子束选区熔化设备成形舱横截面长、宽等同，同时在基板底座（2）上设有与底部垫块（4）和螺栓（5）固定配合用的螺纹孔；所述的锁紧块（3）是用于夹紧和固定叶片的夹持工具，远离十字基块（1）的侧面下部和中间均有夹紧齿（31），上部有定位齿（32）；所述下部的夹紧齿与叶片榫头外形及尺寸一致，中间的夹紧齿与叶片叶身根部的外形及尺寸一致，用于固定和夹紧叶片的榫头和缘板；所述定位齿（32）与距离叶片缘板10~20mm处的叶身外形及尺寸一致，用于定位和辅助固定叶片的叶身，锁紧块（3）中间设有与底部垫块（4）和螺栓（5）配合的螺栓孔；所述的底部垫块（4）是用于定位和辅助固定叶片，上端面的倾斜角度与叶片榫头底面和叶尖平面之间的夹角等同，同时底部垫块（4）设有与锁紧块（3）配合用的螺纹孔、与基板底座（2）配合用的螺栓孔；所述的螺栓（5）用于配合基板底座（2）、锁紧块（3）和底部垫块（4）来夹紧叶片榫头和固定叶片；步骤二、表面磨平：将叶片固定在工装上，将叶片与工装顶部磨削齐平；表面磨平采用以下任一方式：a、将叶片及工装装夹好后再磨削；b、先分别磨削叶片和工装后再装夹，使磨削后的叶片及工装的顶部处于同一平面；步骤三、三维扫描：将保持装夹状态的叶片与工装整体进行三维扫描，获得完整的点云数据，并测量确定叶片、工装间的相对位置；步骤四、逆向建模：利用点云数据进行几何重构，进行逆向建模，获得叶片连同工装的三维数字模型，在叶片顶部待修复的叶尖处，建立待修复部分的三维模型；步骤五、打印空间定位：完成叶片及工装的三维数字模型在激光选区熔化或电子束选区熔化工艺的模型处理软件中的打印空间定位，将叶片叶尖待修复部分的三维模型设定为打印零件；步骤六、修复材料选择及工艺参数设定：材料：激光选区熔化使用粒度范围10-80um的钛合金粉末；电子束选区熔化使用粒度范围40-150um的钛合金粉末；工艺参数：激光选区熔化铺粉层厚20-90um，电子束选区熔化铺粉层厚70-200um，在叶尖修复打印的主体部分采用的参数：激光功率200-350W，激光扫描速度600-1800mms，扫描线间距0.08-0.16mm，在叶尖电子束选区熔化修复打印的主体部分采用的参数：电子束预热温度600-850℃，电子束束流12-49mA，聚焦电流30-200mA，扫描速度5-50ms，填充间距0.2-1.5mm；步骤七、位置校准：测量位置校准图形实际位置与软件打印空间中的位置偏差，将偏差补偿回软件打印空间中，调整叶片叶尖修复部分三维模型的位置；步骤八、打印修复成形：将数据导入激光选区熔化或电子束选区熔化设备，将叶片连同工装安装好，操作设备完成调平、铺粉、打印，将叶片叶尖待修复部分打印在叶片顶部，对叶片叶尖进行修复；步骤九、后处理：对修复区域进行铣削、磨削、打磨、抛光或喷砂，使其表面质量达到叶片修复要求。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国航发北京航空材料研究院 一种钛合金压气机转子叶片叶尖修复方法及修复工装

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