[发明专利]一种飞机起落架轮轴外螺纹局部损伤激光熔覆修复方法

说明书

本发明提出了一种飞机起落架轮轴外螺纹局部损伤激光熔覆修复方法，属于激光熔覆技术领域，为了解决现有修复技术熔焊后热应力大、损伤基体强度、操作工序繁杂等缺陷，为了保证修复后外螺纹强度，采用焊接性好、耐磨性优良、强度高塑性好的镍基合金粉末，选用合适的激光熔覆工艺参数，利用三维转台装置，严格控制激光熔覆头与起落架轮轴待修复面的距离，结合三维转台的圆周运动与激光熔覆头的水平运动，实现单道螺纹螺旋线的精确修复。本发明通过将三维转台与激光熔覆设备结合实现轮轴螺纹倒牙尺寸的恢复，不仅减少对基体材料组织的热影响区域，提高修复效率保证熔覆层质量，而且延长轮轴的使用寿命，降低维护成本。

技术领域

本发明是一种针对航空飞机起落架轮轴外螺纹局部损伤的激光熔覆修复方法，属于激光熔覆技术领域，具体涉及一种将转台与激光熔覆设备结合实现轮轴类回转体零件螺纹倒牙故障的修复方法。

背景技术

某型飞机起落架轮轴在检修过程中经常会拆卸螺帽对轮轴进行故检、清洗、修理，多次拆卸导致轮轴端面外螺纹产生大面积的“缺肉”与“倒牙”故障，严重影响飞机的使用安全。在航空航天行业内生产厂家通常不给使用单位提供零件设计图纸，因此若要更换零件，存在购买周期长、单件零件制造成本高、资源浪费大等问题。据了解，目前某型飞机起落架轮轴已无正常采购渠道，只能超差使用或停修，为解决起落架轮轴修复难题，保障飞机正常使用，需要采用修复技术恢复螺纹尺寸以有效规避局部磨损引起的零件报废等重大浪费，但是，采用热喷涂、氩弧焊等传统的增材修复技术，修复后零件结合强度低、热影响区大、残余应力大，无法保证尺寸和修复质量，而且极易对相邻的螺纹造成损伤，降低相邻螺纹的强度和寿命。

为此我们考虑采用激光熔覆修复技术来解决轮轴螺纹修复“瓶颈”问题。激光熔覆技术是在激光束作用下，将金属合金粉末与基体表面迅速加热并熔化，并快速凝固后实现金属合金粉末与基体的冶金结合，通过层层堆积，实现尺寸恢复。该技术属于精密加工，不仅可以控制修复轨迹，而且可以通过调整功率和送粉量，严格控制熔覆层的厚度，具有热输入量小，对基体材料的组织和性能影响小等显著优势。但是在修理的过程中，需要严格控制激光熔覆头至待修复表面的距离(离焦量：严格控制在一定范围内)，并保证激光与待修面的垂直，若控制不当，会严重影响熔覆层质量，可能会产生微裂纹、气孔、熔不透等缺陷，此类缺陷对于航空修理来说是绝对不允许存在的。

该型起落架轮轴材料为高强钢，其端面螺纹直径为85mm，螺距为1.5mm，我们发现经常出现的螺纹损伤位置位于螺纹起点附近，待修复面为圆弧面，且单道螺纹损伤部位长度能够达到80mm，因此为控制离焦量范围，需手动转动起落架轮轴，并且熔覆层需进行搭接，此时不仅操作难度大、修复效率低，而且难以保证熔覆层质量。

在公开号为CN 105349992 B的发明创造中，北京航空材料研究院发明了一种针对飞机垂直销、螺栓零件表面的激光熔覆修复方法，选用球形超高强度钢金属粉末，恢复飞机垂直销、螺栓零件的性能，并通过热处理去除残余应力和氢原子。缺点是，没有提出控制激光熔覆离焦量的方法，而且热熔覆后残余应力大，需要进行退火处理去除应力，后处理工序复杂。

在公开号为CN 106757002 A的发明创造中，西北工业大学智能装备技术产业化研究院有限公司发明了一种齿轮修复用激光熔覆夹具，操作方便，定位可靠，拆卸方便，能够有效提高齿轮齿牙激光熔覆时的合格率及加工效率。缺点是，该装置适用于齿轮齿牙的平面直线修复，不涉及回转体类零件圆弧面螺旋线的修复，不能满足起落架轮轴的高效修复。

在公开号为CN 107419262 A的发明创造中，嘉兴翰德圣激光再制造技术有限公司发明了一种通用型高速泵齿轮轴端齿磨损或裂纹激光熔覆修复方法，选用与基材类似力学性能的不锈钢粉末和耐磨的钴基金属粉末，采用适当的激光熔覆工艺参数进行熔覆，并通过锤击法去除激光熔覆后零件的残余应力，最后通过精密机加的方法使零件恢复至设计尺寸。遗憾的是，该方法仍然没有提出如何实现回转体类零件的修复，且并未提出如何控制影响熔覆层质量的离焦量的有效方法。

发明内容