[发明专利]航空发动机压气机钛合金叶片的修复方法

说明书

本发明涉及一种航空发动机压气机钛合金叶片的修复方法，包括钛合金压气机叶片的焊前清洗、待焊接部位加工打磨、焊前无损检测、微束等离子弧焊接、焊后热处理、焊后电解加工及无损检测。本发明可用于发动机压气机叶片的焊接修复，填补国内发动机关键部件焊接修复的技术空白，降低关键部件的维修成本并缩短维修周期。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及航空发动机压气机钛合金叶片的修复方法。

背景技术

压气机叶片作为航空发动机的关键构件之一，处于发动机的进气端。在服役过程中，叶片因外来物冲击、气流冲刷、摩擦磨损等原因造成叶型尺寸缺失。对损伤的压气机叶片进行焊接修复并加工以恢复叶片外形尺寸，可以减少新叶片的更换数量，缩短维修周期，降低发动机全寿命使用成本。

由于压气机叶片服役后表面残留密封圈、密封垫、润滑剂等，且表面存在氧化膜，如果不做彻底清理会影响焊接质量。由于发动机叶片服役过程中承受巨大的交变应力，对修复后的叶片表面完整性提出了很高的要求，采用传统的机加工后进行表面振动光饰和喷丸强化的方法工序较多，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种航空发动机压气机钛合金叶片的修复方法，该方法采用低热输入的微束等离子弧焊接工艺，通过多轴联动机器人带动焊枪实现三维空间的复杂运动轨迹；可实现压气机叶片的精准成形修复，焊接修补区无裂纹、夹杂，焊缝成形饱满，并留有一定的加工余量。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种航空发动机压气机钛合金叶片的修复方法，其特征在于：所述修复方法包括如下步骤：

步骤1：对钛合金压气机叶片进行焊前清洗；

步骤2：对钛合金压气机叶片待焊接部位加工；

步骤3：对钛合金压气机叶片进行无损检测；

步骤4：对钛合金压气机叶片进行微束等离子弧焊接；

步骤5：对钛合金压气机叶片进行焊后热处理；

步骤6：对钛合金压气机叶片焊接区进行电解加工；

步骤7：对钛合金压气机焊接修复叶片进行无损检测。

而且，所述步骤1中焊前清洗的具体操作为：采用丙酮有机溶剂对叶片进行初步清洗，将叶片上残留的密封圈、密封垫、润滑剂进行彻底清洗；对于叶片表面的氧化膜，通过酸洗进行清洗，酸洗温度30-60℃，酸洗时间1～10min，酸洗腐蚀量为0.02mm，酸洗所用酸洗液的配方为：

硝酸 10-20％

氢氟酸 50-60％

蒸馏水 20-40％。

而且，所述步骤2的压气机叶片，对损伤部位采用水刀切割后，将切割面由粗到细进行打磨直至粗糙度优于Ra0.1～0.05。

而且，所述步骤3的压气机叶片，按照荧光液体渗透检查标准对叶片进行裂纹检查。

而且，所述步骤4的压气机叶片，采用柔性夹持机构夹持，要求损伤叶片待焊接表面高于夹头0.5～3.0mm；依据叶片型面缺失尺寸及每道焊缝堆焊高度，确定堆焊修复的焊道数量；设定焊接轨迹为待焊接表面的中心线，起弧位置为叶片待焊接表面前缘前方0.5～3.0mm，收弧位置为叶片待焊接表面后缘后方0.5～3.0mm，起/收弧位置高度为叶片待焊接表面上方2.0-5.0mm；焊接采用高纯氩气构建三重保护气氛，熔池保护气流量为20-40SCFH，出口位于熔池正上方，垂直向下吹向熔池，焊缝正面保护气流量为100～200SCFH，出口位于焊缝正上方，垂直向下吹向焊缝，焊缝背部保护气流量为3～10SCFH，出口位于叶片夹持工装上，侧向吹向焊缝根部；焊接过程如下：