[发明专利]应用激光和微弧火花复合技术修复直臂金属薄壁管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种修补管子的方法，尤其是一种应用激光和微弧火花复合技术修复直臂金属薄壁管的方法。

背景技术

直臂金属薄壁管的管壁较薄，一般为0.2～1.5mm，如果用传统的热喷涂法修复，则会因输入热量较大，导致管壁产生变形，而且，管壁过热还会降低管壁的厚度和强度，甚至出现管壁塌陷的情况；如果采用电镀和CVD/PVD技术，又因结合区为非冶金，结合修复层容易脱落，承载力难以满足要求；如果采用激光熔敷修复方法，但对管壁的弯曲程度要求较高，而且造价高且不容易操作；而如果采用涂抹胶水进行修复，因胶水使用时间短结合不牢固，不能从根本上解决问题。综上所述，现有的修复方法均难用于直臂金属薄壁管的修复，且现有技术中也没有可借鉴的方法，因此，当薄管壁出现孔洞后大多采用直接淘汰方式，造成了生产资源的极大浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种应用激光和微弧火花复合技术修复直臂金属薄壁管的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种应用激光和微弧火花复合技术修复直臂金属薄壁管的方法，包括如下步骤：

(1)、对直臂金属薄壁管受损部位的表面进行打磨、清洗；

(2)、用一片大小与受损部位相匹配的金属薄片，先将其在直臂金属薄壁管轴线的两端切割成梳齿条，再将其覆盖在受损部位，然后用激光将其各边缘焊接在直臂金属薄壁管上；

(3)、选择与直臂金属薄壁管熔点相接近的电极和金属焊丝，采用微弧火花沉积和填丝焊工艺，将金属薄片与直臂金属薄壁管之间的缝隙封闭。

作为上述技术方案的优选实施例，步骤(2)中，切割采用激光切割，激光切割参数为：频率为45～60Hz，脉宽为0.2～0.7ms，功率为150～300W。

作为上述技术方案的优选实施例，步骤(2)中，所述金属薄片两端的梳齿条长度为0.5～5mm，宽度为0.5～2mm，相邻两梳齿条之间的间距为0.05～0.2mm。

作为上述技术方案的优选实施例，步骤(2)中的焊接工艺为：金属薄片覆盖在受损部位后，将其两端的梳齿条的外端向中间靠拢形成锥形，用激光将梳齿条的重叠部分进行激光穿透焊，再对金属薄片的其余边缘进行激光密封焊。

作为上述技术方案的优选实施例，所述激光穿透焊的参数为：频率为45～60Hz，脉宽为0.1～0.5ms，功率为200～300W；所述激光密封焊的参数为：频率为30～45Hz，脉宽为0.5～2.0ms，功率为150～200W。

作为上述技术方案的优选实施例，步骤(3)中，微弧火花沉积和填丝焊的参数为：电压为45～110V，功率为200～1500W，频率为60～540Hz。

作为上述技术方案的优选实施例，所述电极和金属焊丝与直臂金属薄壁管的熔点差的绝对值小于200℃。

作为上述技术方案的优选实施例，所述金属薄片与待修复薄壁管的熔点差的绝对值小于200℃。

本发明适用于管壁厚度为0.2～1.5mm的直臂金属薄壁管的修复，利用激光高能量性和高脉冲性将金属薄片固定在直臂金属薄壁管的受损部位，再通过微弧火花沉积复合技术将金属薄片完全覆盖，以将金属薄片与直臂金属薄壁管之间的缝隙封闭。微弧火花沉积复合技术是指在应用微弧火花沉积技术对直臂金属薄壁管进行修复的同时，加入金属焊丝增加修复效率，因为微弧火花放电时，电极变成熔融态，热传导给金属焊丝，将金属焊丝也变成熔融态，让微弧火花沉积技术在修复中即起到沉积作用，又起到融化金属焊丝焊接的作用。另外，由于金属薄片横向弯曲的过程中会产生大量应力集中，对焊接质量有很大的影响，因此，本发明在焊接之前对金属薄片进行预处理，将应力集中部分进行切割，以消除大量应力，减少弯曲部分应力集中，避免管壁在微弧火花沉积过程中出现裂纹和气孔。同时，通过控制微弧火花加工参数降低热输入，进而在满足要求的情况下对被修复管壁的热影响最小，对强度影响也最小，提高被修复管道的寿命。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)采用金属薄片多边预处理技术、激光多边焊和微弧火花沉积复合技术对金属薄壁管进行修复，兼具两种方法的优点，获得了很好的修复效果；

(2)修复后修复层与基体为冶金结合，承载力高，使用寿命长；

(3)修复周期时间短，操作简单、方便；

(4)修复成本小，应用广泛，可对不锈钢、钛合金、紫铜等金属薄壁管进行修复。

附图说明

图1为金属薄片弯曲后覆盖在直臂金属薄壁管上的示意图。