[发明专利]超高强度钢起落架构件裂纹的电磁搅拌激光熔覆修复方法

说明书

技术领域

本发明属于激光增材制造修复技术领域，涉及一种超高强度钢起落架构件裂纹的电磁搅拌激光熔覆修复方法，主要用于飞机起落架构件上表面裂纹的修复。

背景技术

飞机起落架在翻修时，起落架超高强度钢活塞杆、半轴等构件外表面存在微裂纹，此类裂纹是起落架构件在服役过程中受到反复冲击而造成的疲劳裂纹，根据飞机维修手册上的质量检验准则，起落架属于关键件，出现裂纹缺陷的起落架构件不允许装机再次使用。然而活塞杆、半轴等超高强度钢起落架构件属于大尺寸非易损零件，换新成本异常昂贵且新件生产周期较长，难以满足整机维修周期的要求，而且相比于零件尺寸，这些裂纹缺陷尺寸非常小，因此急需一种可靠的修复技术对其进行修复。

目前针对该型零件，可选的修复技术是氩弧焊和激光熔覆，但由于氩弧焊热输入较高，热影响区较大，会引起基体材料性能下降，同时会产生较高残余应力，引起工件变形和修复金属开裂，而起落架构件存在与之连接配合构件多的现象，对自身的尺寸精度要求很高，氩弧焊修复时引起的变形和开裂不被允许，再者，该起落架材料都为300M、30CrMnSiNi2A等超高强度钢，焊接性较差，因此针对活塞杆关键零件的维修不宜采用氩弧焊补焊方法；激光填粉修复技术为这一问题的解决提供了新途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够保持基体材料性能并且产生的残余应力小的超高强度钢起落架构件裂纹的电磁搅拌激光熔覆修复方法。

本发明的技术解决方案是：

该方法的步骤是：

(1)制备激光熔覆修复用材料，采用等离子旋转电极雾化或氩气雾化方法制备成金属粉末，要求粉末粒度为53μm～106μm，粉末球形度≥90％，空心粉率≤0.1％，夹杂率≤5颗/200g，且夹杂的尺寸≤100μm；

(2)修复前表面清理，在荧光灯下，打磨去除裂纹缺陷，目视检查无荧光显示，去除裂纹后，缺口开口角度≤90°，用钢丝轮抛光打磨表面，最后用丙酮或酒精擦洗；

(3)电磁搅拌辅助激光熔覆修复，采用电磁搅拌+同步送粉式激光熔覆复合方法恢复缺陷位置的尺寸，即在激光熔覆修复过程中，在熔池周围设置一个低频电磁搅拌器对移动的熔池进行实时搅拌；在熔覆结束后，目视检查缺口位置填满，且留有不小于0.5mm的加工余量，激光熔覆修复的工艺参数为：激光功率500W～800W，光斑直径0.3～0.8mm，速率400～600mm/min，送粉速率0.8～2.0rpm，送粉气5～10L/min，保护气体10～15L/min；电磁搅拌的工艺参数为：感应频率为5Hz，电流为0.5A～3A；激光熔覆过程采用多层熔覆，单层厚度控制在0.1～0.5mm之间，修复过程中，采用接触式手持测温仪，控制修复位置附近基体温升在150℃之内；

(4)机械加工，采用车、铣、钳等方式加工修复区域，恢复零件尺寸，满足装配要求；

(5)无损检测，采用荧光探伤和X射线方法，对激光修复位置及其周围区域进行检查，要求无裂纹、未熔合和气孔等缺陷；

(6)去应力退火，采用履带式陶瓷加热带，对激光修复区域进行局部去应力退火，消除修复区域的残余应力，热处理制度为：230℃×2h，空冷；

所述制备的激光熔覆修复用材料的室温冲击韧性≥420KJ/m²，室温塑性≥10.8％。

所述制备的激光熔覆修复用材料室温拉伸强度≥1400MPa。

本发明具有的优点和有益效果

超高强度钢的性能对温度较为敏感，当受到相对较高温度影响时，此类材料的强度会出现大幅度降低。采用输入量相对较大的氩弧焊方法进行修复时，超高强度钢构件基体的热影响区(即紧邻修复部位的基体上组织发生转变的区域，此区域的拉伸强度会出现大幅度降低)相对较大，对构件性能影响较大。因此采用热输入小、冷却速度快的激光熔覆方法进行修复时，能有效控制基体的热影响区深度，大幅减少基体强度性能降低的区域。但由于激光熔覆过程中快速熔凝过程，导致熔池中少量气体和夹渣来不及溢出而留在熔覆层中形成微气孔和夹渣缺陷，致使熔覆的修复层塑性等性能出现明显降低。