一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法.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CN108372386A(43)申请公布日2018.08.07(21)申请号201611191899.5(22)申请日2016.12.21(71)申请人中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所地址100024北京市朝阳区八里桥北东军庄1号(72)发明人金俊龙张田仓郭德伦陶军(51)Int.Cl.B23P6/00(2006.01)B23K20/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法(57)摘要本发明涉及一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法。其采用贴合叶片型面的夹持块夹持在剩余叶根的周围,在夹持块上对应于线性摩擦焊焊接完成的停止位置处预留空腔,引导高温塑性金属在空腔处聚集，使可能出现的焊接缺陷均在叶型区外侧，保证修复后叶片内部质量,并结合采用高频率低振幅的焊接方法，保证修复后叶片内部质量可靠，减少因为塑性金属流动复杂变化引起的缺陷，提高了焊接工艺稳定性。CN108372386ACN108372386A权利要求书1/1页1.一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法，其采用贴合叶片型面的夹持块夹持在剩余叶根的周围,其特征在于:在夹持块上对应于线性摩擦焊焊接完成的停止位置处预留空腔,引导高温塑性金属在空腔处聚集，使可能出现的焊接缺陷均在叶型区外侧，保证修复后叶片内部质量,并结合采用高频率低振幅的焊接方法。2.根据权利要求1所述的一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法，其特征在于，所述空腔的结构为V型槽或U型槽，深度范围在0.5-2mm之间，空腔的宽度范围在1-3mm之间。3.根据权利要求1所述的一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法，其特征在于，所述夹持块对整个叶型进行夹持增强，或只对叶尖两端进行夹持增强。4.根据权利要求3所述的一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法，其特征在于，所述只对叶尖两端进行夹持增强时，夹持块为直接机加工而成V字形结构，或是先加工成分体结构再通过焊接而成的V字形结构。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法，其特征在于，所述预留空腔通过以下步骤加工完成：步骤一、切除叶片损伤部分，保留一定高度的叶根；步骤二、对剩余叶型面进行测量，建立叶根与夹持块的数字模型；步骤三、加工叶根试验件、夹持块试验件；步骤四、将叶根试验件、夹持块试验件装配后进行修复焊接，焊后测量出焊缝在夹持块实验件上的停止位置；步骤五、根据焊缝停止位置，在夹持块上加工出预留空腔。6.根据权利要求1-4任一项所述的一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法，其特征在于，所述焊接方法的频率大于60Hz，振幅不大于1mm。2CN108372386A说明书1/3页一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法技术领域[0001]本发明涉及一种整体叶盘线性摩擦焊修复方法，属于焊接修复技术领域。背景技术[0002]整体叶盘结构是先进航空发动机中应用的新型结构，实现了叶片与盘体的一体式结构，可以大大提高发动机效率，降低燃油消耗和排放。整体叶盘在工作中易吸入气流中的沙石或者遭受其他外来物的撞击造成损伤，因为整体叶盘是一体式结构，这就使得损坏叶片不易更换。目前针对整体叶盘损伤的修复，主要有摩擦焊修复、熔焊（氩弧焊、电子束焊、微束等离子焊等）补片修复、增材修复（激光熔敷等）等技术手段。对于叶片受到大面积损伤，切除损伤后必须在叶片高应力区进行修复的情况，适于采用线性摩擦焊方法进行修复。[0003]线性摩擦焊（Linearfrictionwelding）为固相连接方法，焊接过程中，其中一个工件高频往复振动，另一件在一定摩擦压力作用下与振动工件接触并发生相互摩擦并产生摩擦热，界面温度快速升高，界面近域两侧基体金属软化并发生塑性流动，在摩擦压力作用下被挤出界面形成飞边；当焊接区的温度分布、变形达到一定程度后，振动工件快速停止振动，工件对齐并施加顶锻压力，界面两侧金属通过相互扩散与再结晶连接在一起，进而完成整个焊接过程。[0004]在切除叶片损伤部位之后，由于剩余叶根部位壁厚很薄，刚度不够，如果直接焊接新的叶片，在摩擦压力作用下，剩余叶根容易产生失稳变形，因此必须对剩余叶根采取刚性增强措施后才能进行线性摩擦焊修复。一般是机械加工出贴合叶片型面的夹持块，将夹持块与剩余叶根紧密装配，从而约束叶根位置，避免焊接过程中的变形，将该装配体与一块新的补片焊接，在焊接后通过机械加工恢复原叶型。[0005]在实际试验工作中发现，采用这种方法加工的夹持块进行试验，焊后机械加工叶片型面有裂纹缺陷。由于叶片形状不规则，塑性金属挤出规律不明确，而修复质量与塑性金属在焊接界面的流动密切相关，目前的夹持块夹持方式不能有效控制塑性金属流动方向，把焊接缺陷控制在叶片最终型面的加工余量内；金属流动不理想的情况下，加工后叶片