[发明专利]一种水轮机叶片裂纹修复方法

权利要求书

1.一种水轮机叶片裂纹修复方法, 其特征在于：包括准备阶段：清洗检测待修复叶片；自熔焊接阶段：采用倾斜的负离焦量的会聚激光束沿裂纹走向扫描，形成V形熔池，熔化的金属液体在重力作用下沉入熔池底部，凝固后形成自熔焊缝；填充焊接阶段：采用与叶片本体相同的材料作为焊丝，进行表层堆焊；后处理阶段：焊接完成后进行去应力回火和叶片表面修整加工；

在所述叶片的背面固定有一超声波发生器，能在所述自熔焊接阶段和填充焊接阶段中启动产生超声波；

所述准备阶段中，通过X射线对叶片裂纹进行检测，确定裂纹走向和裂纹最大深度及其位置；然后在裂纹两端各打一个截断孔；在裂纹深度最大处打一个探测孔；

所述自熔焊接阶段中用激光束对裂纹扫描是以探测孔为起点，分别扫描至两端的截断孔，包括如下步骤：1）先对探测孔进行预热，采用会聚角5-8°的垂直激光束辐照探测孔，使探测孔壁和底部材料发生局部熔化；2）使激光束向后倾斜，与扫描方向的反方向叶片表面呈5-7°夹角，并沿裂纹走向扫描，熔化的金属液体在超声波和重力作用下沉入熔池底部，在激光束离开后冷却凝固形成焊缝；3）当激光束扫描到裂纹一端的截断孔后，旋转激光束使其与叶片表面垂直，并对截断孔进行辐照；4）重新由探测孔开始，重复上述步骤1）-3），向另一端截断孔进行扫描焊接。

2.根据权利要求1所述的水轮机叶片裂纹修复方法，其特征在于：所述激光束的焦斑直径大于探测孔直径0.5mm，激光功率为（250-300）×10⁹W/m²，脉冲宽度为10ms，对探测孔和截断孔的辐照时间为5-8个脉冲宽度。

3.根据权利要求1所述的水轮机叶片裂纹修复方法，其特征在于：所述填充焊接阶段，执行以下步骤：1）调节激光束会聚角，使其为平行光束，激光束垂直于所述焊缝表面；2）激光束从一端的截断孔沿裂纹的走向向另一端的截断孔扫描，同时添送与叶片的本体材料相同的焊丝，进行填充焊接；3）重复从裂纹一端到另一端的扫描焊接，直至焊缝上表面高于叶片上表面，填充焊接过程完成。

4.根据权利要求3所述的水轮机叶片裂纹修复方法，其特征在于：所述激光束的焦平面位于焊缝上表面下方0.5mm处，激光光斑直径为1mm；所述填充焊接阶段步骤3）中，重复的扫描焊接直至焊缝上表面高于叶片上表面0.5mm时停止焊接。