[发明专利]汽轮机叶片手持式增材修复工艺方法

说明书

一种汽轮机叶片手持式增材修复工艺方法，包括如下步骤：对待修复的汽轮机叶片进行固定，调试安装好手持激光设备和超声送丝设备，手持激光设备与超声送丝设备手动同步操作，调整保持送丝速度与手持激光扫描速度一致，启动手持激光设备的激光光源，激光脉冲能量作用于待修复叶片表面产生局部高温，使激光聚焦产生的激光光斑内的焊丝与局部修复区域液化形成熔池，而后凝固对损伤区进行无缺陷修复；本发明为一种现场修复的方法，该方式与返厂修复相比，其耗时少、成本低、修复效果好且具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于激光加工性能评估技术领域，具体涉及一种汽轮机叶片手持式增材修复工艺方法。

背景技术

汽轮机末级叶片在实际服役过程中，长期受到含有水滴与微颗粒的湿蒸汽的汽蚀。汽流中夹带着二次水滴高速冲击运行中的末级叶片，会导致叶片的边缘出现蜂窝状的缺陷组织，尤其是叶片的进汽边顶部和出汽边根部，进而形成大量微小的裂纹，导致叶片抗疲劳性能降低，从而改变叶片的振动特性，削弱叶片强度，使叶片的汽动性能恶化。这种恶化体现在缩小叶片局部截面面积，改变原有的动力学线型，增加表面粗糙度，严重降低末级叶片的运行效率。汽轮机末级叶片的动能转化占据整体机组的很大比例，是机组运行热经济性的关键部位。一旦发生叶片失效，严重时会引起汽轮机发电机组强烈振动等巨大事故。传统修复方式需将叶片运输至特定场所进行修复，因叶片体积大、质量重，在运送途中带来诸如磕碰、安全性和运输成本等问题。

有鉴于此，汽轮机叶片手持式增材修复工艺方法对汽轮机叶片修复意义重大，有必要对汽轮机叶片手持式增材修复工艺方法进行针对性地研究，从而评估机组运行的安全性与可靠性。目前，现有的汽轮机叶片修复方式，例如中国专利文献公开：“一种用于汽轮机末级叶片损伤件的振动熔覆修复工艺”(公开号：CN108505035A，公开日：2008年09月08日)、“一种汽轮机叶片水蚀损坏再制造方法(超音速火焰喷涂)”(公开号：CN109653803A，公开日：2019年04月19日)、汽轮机汽蚀叶片的激光原位修复方法(公开号：CN101073858A，公开日：2007年11月21日)等以上修复方式需要多台设备综合调控，其体积和重量限制使得现场修复很难成为现实。而将汽轮机叶片送到实验室修复会因叶片体积大、质量重，在运送途中带来诸如磕碰、安全性和运输成本等问题。

发明内容

针对汽轮机叶片的局部缺损，克服现有修复手段的上述缺点，本发明开发一套包括手持激光设备，送丝系统的手持式激光叶片修复方法。

本发明的技术方案如下：

一种汽轮机叶片手持式增材修复工艺方法，所述方法包括如下步骤：

(1)对待修复的汽轮机叶片进行固定，调试安装好手持激光设备和超声送丝设备；

所述汽轮机叶片的材质例如为17-4PH；

(2)手持激光设备与超声送丝设备手动同步操作，调整保持送丝速度与手持激光扫描速度一致为1～3mm/s，激光功率选为1000～1200w，采用脉冲形式，脉宽20ns，脉冲波长为1070±10nm；

优选熔覆送丝材料为钴基合金；

优选手持激光设备为光纤激光器；

(3)启动手持激光设备的激光光源，激光脉冲能量作用于待修复叶片表面产生局部高温，使激光聚焦产生的激光光斑内的焊丝与局部修复区域液化形成熔池，填充轨迹每一层交叉60°角抵消应力，而后凝固对损伤区进行无缺陷修复。

本发明实施汽轮机叶片手持式增材修复工艺方法的装置包括：超声送丝设备、手持激光设备，所述超声送丝设备包括送丝头，且送丝头上固定连接有振动装置。

本发明的有益效果主要表现在：