[发明专利]一种燃机透平转子轮毂榫槽的修复方法

说明书

一种燃机透平转子轮毂榫槽的修复方法，包括有以下步骤：（1）榫齿槽修复前的检测；（2）制作标准量棒，测量榫槽各级的尺寸，计算磨损量；（3）根据检测结果对损伤部位进行清理、除锈，确认无裂纹缺陷；（4）根据榫齿齿槽形状制作反光挡板，挡板尽量紧贴工作面；（5）轮盘榫齿非工作面激光熔覆；（6）机械复形；（7）利用专用标准量棒，检测榫齿槽尺寸；（8）无损探伤检测：利用探伤剂对熔覆层进行探伤检测，确保探伤后无裂纹、气孔、夹渣缺陷。

技术领域

本发明涉及一种燃机透平部件的修复方法，特别涉及一种利用激光熔覆技术对燃机透平轮毂榫槽的非接触面损伤进行修复的方法。

背景技术

燃气轮机是20世纪兴起的一种新型动力机械，现有的燃气轮机是按等压燃烧加热的开式循环工作的，它由压气机、燃烧室和透平所组成，是将燃料燃烧产生的热能直接转换成机械功对外输出的回转式动力机械。具有体积小、质量轻、起动快、效率高、污染排放低等显著优点。针对用于电网调峰运行，长期处于低速盘车，导致透平转子轮毂与动叶片及榫齿配合面磨损严重，叶片与轮毂配合间隙超过使用标准，若不及时修理，容易造成叶片脱出事故。因此，如何低成本、高收益的解决这一技术难题，成为当前一项重要而现实的问题。

激光再制造作为再制造行业的前沿高端技术，在几何形状恢复方面有其独特的优点，主要表现在自动化程度高、热输入小、修复区域性能优异，为燃机轮毂榫齿的修复提供了可行的途径。

目前，关于激光再制造技术进行设备部件修复的专利和报道很多，例如。

公开号为CN101338427的中国发明专利申请给出的《液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺》，包括以下工艺过程：首先立柱缸筒、活塞杆表面预处理：室温下对立柱缸筒、活塞杆表面进行除油、除锈，并用酒精清洗干净；然后合金粉末的选择和自动送粉装置的调节：选用具有优良耐磨抗蚀性能且与基体冶金相容性良好的铁基合金粉末，铁基合金粉末的成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；最后自动送粉装置的调节：调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.6-1.2mm。

公开号为 CN101100746的中国发明专利申请给出的《渗碳类重载齿类件齿面激光熔覆粉末材料及修复方法》，该粉末材料包括以下质量百分数的物质：0.80-1.10％C，7.50-9.00％Mn，0.90-1.30％Cr， 0.20-0.35％Mo，2.00-3.50％B，2.50-3.50％Si，杂质P≤0.06％，杂质S≤0.04％，其余未Fe；粉末粒度为-140目～+260目。激光熔覆单位时间作用能量密度为1.0×10⁸W/m²～10⁹W/m²。

现有技术给出的上述技术方案虽能利用激光熔覆工艺对部分设备部件进行修复，并通过配制适当的熔覆材料克服了激光熔覆层存在的裂纹、气孔和微观结构不均匀性的问题，取得一定的技术效果，但燃机透平轮毂榫齿修复存在一些技术上的难题亟待解决。

1. 激光熔覆层厚度的控制。由于燃机透平轮毂榫槽的空间尺寸小，对激光熔覆厚度要求高，仅为0.1mm，且同一齿面损伤程度不同，进气侧磨损量小，出气侧磨损量大，损伤量呈倾斜状态，如何通过调整送粉方式和相关送粉参数来控制厚度成为修复难点之一。

2. 熔覆层表面平整度的保证。由于对转子轮毂榫齿的尺寸要求高，并且熔覆后不能进行机械加工，因此如何精确的调整工艺参数，保证熔覆面的平整度成为修复的又一难点。

3. 激光入射角度的选择。燃机轮毂榫齿的形状复杂，在激光熔覆过程中，选择最佳的激光入射角度，是保证熔覆效果的关键。

4. 非熔覆区域的保护。在激光熔覆过程中，激光的强反射效应会严重损坏非熔覆区域。因此，对非熔覆区域的保护是一项不可忽略的因素。