一种钛合金阀杆激光增材修复方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111451500A(43)申请公布日2020.07.28(21)申请号202010256155.7(22)申请日2020.04.02(71)申请人航发优材（镇江）增材制造有限公司地址212132江苏省镇江市新区培山路98号(72)发明人张峰孙兵兵张强赵海生张帆(74)专利代理机构北京卓特专利代理事务所(普通合伙)11572代理人段宇(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种钛合金阀杆激光增材修复方法(57)摘要本发明一种钛合金阀杆激光增材修复方法，通过前期钛合金粉末激光增材单道工艺实验，优化参数进行多道多层激光增材实验，对熔覆层金相观察，获得最佳工艺参数；在钛合金基板上进行钛合金的性能测试样块的激光增材制造打印，并完成性能测试，评估试验结果，确定修复工艺；对待修复区域进行拍照记录，完成表面清理；对钛合金阀杆进行精确装夹，端部顶针锁紧；采用激光同轴送粉的增材修复损伤区域留有加工余量，扫描路径为螺旋前进，起始点位置左右端交替且相差顺时针转动，控制工件温升；采用荧光检测，按照图纸要求机械加工恢复尺寸，交付并使用。本发明通过优化激光增材工艺参数和扫描路径策略，确保钛合金阀杆在寿命期内安全使用的要求。CN111451500ACN111451500A权利要求书1/1页1.一种钛合金阀杆激光增材修复方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过前期钛合金粉末激光增材单道工艺实验，优化出2-3组合适参数进行多道多层激光增材实验，对熔覆层进行金相观察，获得最佳工艺参数；步骤二：在修复钛合金阀杆前，在钛合金基板上进行钛合金的性能测试样块的激光增材制造打印，并完成拉伸、冲击及疲劳性能的测试，评估试验结果，确定最终激光熔覆修复工艺；步骤三：对钛合金阀杆待修复区域进行拍照记录，并完成表面的机械清理；步骤四：对钛合金阀杆进行精确装夹，跳动控制在0.1mm，端部顶针锁紧；步骤五：采用激光同轴送粉的增材修复钛合金阀杆表面损伤区域留有0.3-0.5mm的加工余量，扫描路径为螺旋前进，起始点位置左右端交替且相差顺时针转动90°，控制工件温升防止氧化；步骤六：采用荧光检测，无裂纹、未熔合等线性缺陷，按照图纸要求机械加工恢复尺寸，最终完成交付并使用。2.根据权利要求1所述的钛合金阀杆激光增材修复方法，其特征在于：所述步骤一中钛合金粉末为球形粉末，粉末粒径53-106微米，粉末使用前需真空烘干箱，150℃，烘干30-90min。3.根据权利要求1所述的钛合金阀杆激光增材修复方法，其特征在于：所述步骤一中激光熔覆单道工艺实验参数为：激光功率400-1600W，扫描速度6-15mm/s，送粉量2g/min-10g/min，光斑2mm-4mm，送粉氦气流量为5L/min，保护氩气流量20L/min。4.根据权利要求1所述的钛合金阀杆激光增材修复方法，其特征在于：所述步骤一中多层多道激光增材实验的扫描路径为：激光增材的每层填充扫描路径为蛇形往复，短边不出光，道数为奇数(2k+1)，轮廓扫描路径起始点与填充扫描路径起始点一致，方向为顺时针，在相邻层沉积时，每层扫描路径方向顺时针转换90°，起始点位置顺时针转换90°，如此循环重复扫描，每4层为一个激光增材周期。轮廓扫描速度为填充扫描速度的150％-200％。5.根据权利要求1所述的钛合金阀杆激光增材修复方法，其特征在于：所述步骤二中钛合金基板厚度为30mm以上，打印前去除表层氧化层，再用丙酮擦拭。6.根据权利要求1所述的钛合金阀杆激光增材修复方法，其特征在于：所述步骤二中钛合金的性能测试样块的激光增材制造打印的扫描路径与权利要求4中的多层多道激光增材实验的扫描路径一致，每层厚0.4-0.6mm，样块的尺寸为35mm(长)*35mm(宽)*30mm(高)。拉伸、冲击及疲劳性能样件取样方式为：为一半基板一半增材，从而判断激光增材修复的结合性能。样件状态分为沉积态和退火态两种，分别进行测试。7.根据权利要求1所述的钛合金阀杆激光增材修复方法，其特征在于：所述步骤五中激光同轴送粉的增材修复设备主要包括：TruDisk6002碟片式激光器、KUKAKR90六轴机器人、KUKADKP400变位机、Medicoat振动送粉器、SPR4800加工机床，保护形式为局部保护，保护气体氦气和氩气。2CN111451500A说明书1/5页一种钛合金阀杆激光增材修复方法技术领域[0001]本发明涉及激光增材制造技术领域，具体的说是一种钛合金阀杆激光增材修复方法。背景技术[0002]美国材料试验协会(ASTM)将增材制造(AM)定义为“连接材料以从三维模型数据制作物体的过程，通