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【发明授权】铸造等轴晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装_中国航发北京航空材料研究院_202010912911.7 

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:CN112045186B

主分类号:B22F3/105

分类号:B22F3/105;B22F7/06;B33Y10/00;B33Y30/00

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2023.05.23#授权;2020.12.25#实质审查的生效;2020.12.08#公开

摘要:本发明属于航空发动机维修技术领域,涉及一种铸造等轴晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装,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:1.一种铸造等轴晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法,所述修复方法利用激光选区熔化或电子束选区熔化来对铸造等轴晶高温合金涡轮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;所述修复工装包含:包括基块(1)、基板底座(2)、螺栓(3)和锁紧块(4);所述的基块(1)的高度与装卡后的叶片叶尖等高,固定于基板底座表面,两块基块夹角为90°直角放置;所述的基板底座(2)的长、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,基板底座(2)中均匀分布有与锁紧块(4)适配的下沉槽,同时在基板底座(2)设有与螺栓(3)和锁紧块(4)固定配合用的螺纹孔;所述的螺栓(3)用于配合基板底座(2)和锁紧块(4)来夹紧和固定叶片;所述的锁紧块(4)的高度与基板底座厚度等同,锁紧块中间设有与螺栓(3)配合的螺栓孔,用于夹紧和固定叶片的夹持工具;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的高温合金粉末;电子束选区熔化使用粒度范围40-150um的高温合金粉末;工艺参数:根据不同牌号铸造高温合金选用不同参数,激光选区熔化铺粉层厚20-90um,电子束选区熔化铺粉层厚60-200um,在叶尖修复打印的主体部分采用的参数:激光功率80-180W,激光扫描速度400-1200mms,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900-1050℃,电子束束流5-45mA,聚焦电流40-200mA,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 铸造等轴晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法及工装

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