[发明专利]金属零件表面损伤电火花沉积-超声滚压复合修复方法

说明书

本发明提供一种金属零件表面损伤电火花沉积‑超声滚压复合修复方法，包括如下步骤：S1、光整及净化处理；S2、电火花沉积修复；S3、修复层光整处理；S4.超声表面滚压处理，完成金属零件的修复。本发明在电火花沉积修复的基础上利用超声表面滚压处理工艺，通过超声滚压工具对修复层的往复滚压和循环冲击作用，使修复层产生塑性变形，从而提高修复层的致密度、降低修复层表面的粗糙度、释放修复层的残余拉应力并预置残余压应力，强化修复层性能。

技术领域

本发明涉及金属零件表面增材修复技术领域，具体而言是一种金属零件表面损伤电火花沉积-超声滚压复合修复方法。

背景技术

金属零件在服役过程中受腐蚀、磨损和刮擦等作用的影响，其表面发生失效，而内部材料往往还未被破坏，若将整个零件做报废处理，将造成极大的资源浪费。金属零件的增材修复得到越来越广泛的关注，常用的金属零件增材修复方法有：电火花沉积、激光熔覆、喷涂、堆焊和涂镀。

电火花沉积技术因其便携易操作、修复层与母材结合力好，以及热输入小的特点，广泛应用于机械工业、海洋工程、模具工业、石油矿产开采等领域中。电火花沉积技术利用脉冲性放电产生的热量将电极棒与母材熔化，使电极棒材料熔覆到母材表面，起到零件修复的作用。由于脉冲沉积过程中脉冲放电位置不可控，且沉积点材料分布不均匀，导致沉积修复层表面粗糙，修复层内部形成孔洞缺陷。电火花沉积修复为热加工过程，材料快速熔化凝固，且修复层多次循环受热影响作用，修复层呈残余拉应力状态，易导致使役过程中裂纹的萌生与扩展。因此，传统的电火花沉积修复效果较差，往往不能用于关键和重要零件的修复。

发明内容

本发明针对电火花沉积修复层致密度低、残余拉应力状态、表面粗糙的特点，提出一种电火花沉积与超声滚压复合增减材修复方法。超声滚压处理在传统的滚压处理的基础上，使用超声系统使滚压球或滚压柱做高频的振动，从而在滚压的同时对材料施加超声冲击的作用。研究发现，超声滚压处理能够起到很好的降低表面粗糙度、提高表面硬度和预置残余压应力的作用。通过电火花沉积技术与超声滚压处理相结合的方法可以实现很好的零件修复效果，修复后零件可恢复甚至超过原来的性能。本发明利用超声表面滚压处理工艺，通过超声滚压工具对修复层的往复滚压和循环冲击作用，使修复层产生塑性变形，从而提高修复层的致密度、降低修复层表面的粗糙度、释放修复层的残余拉应力并预置残余压应力，强化修复层性能。

本发明采用的技术手段如下：

一种金属零件表面损伤电火花沉积-超声滚压复合修复方法，包括如下步骤：

S1、光整及净化处理：

对金属零件表面损伤部位进行光整和净化处理，去除损伤部位材料，对表面进行清理净化，并使损伤部位形状规则，表面光滑，且使所述损伤部位呈平面或弧面。所述清理净化包括净化损伤表面氧化和锈蚀产物以及表面附着的油污和灰尘。光整及净化处理后的所述损伤部位表面粗糙度小于或等于Ra6.3。光整可为机械加工或人工打磨的方式。

S2、电火花沉积修复：

采用电火花沉积技术对损伤部位进行增材修复，得到修复层，并根据实际工况留出加工余量；所述加工余量大于下文中的修复层光整处理中的去除量。所述电火花沉积技术包括用于针对小体积损伤部位的电火花沉积堆焊修复方法和用于针对大体积损伤部位的冷焊修复方法；所述电火花沉积堆焊修复方法和所述冷焊修复方法均为利用脉冲放电产生的高温使电极与母材熔化，将电极材料涂覆在损伤部位，所述电火花沉积堆焊修复方法为高频较小功率放电，所述冷焊修复方法为较低频率大功率放电；

S3、修复层光整处理：

对修复层表面进行打磨，去除修复层粗糙表面，使光整处理后的金属零件恢复原零件的形状和尺寸要求；光整可为机械加工或人工打磨的方式。

S4.超声表面滚压处理：