專利名稱：一種渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪制造和維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)中的導(dǎo)向葉片鑄造缺陷和使用缺陷修復(fù)技 術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，渦輪導(dǎo)向葉片(以K417G鎳基鑄造高溫合金鑄造的多聯(lián)結(jié)構(gòu)的渦輪 導(dǎo)向葉片為例，參見(jiàn)圖1)由于葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造加工難度大，鑄造出的葉片約50%存在 著不符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的氧化物夾渣、孔洞、及非線性疏松等缺陷。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，這 些缺陷允許用焊接方法修補(bǔ)。曾經(jīng)采用熔焊(氬弧焊)方法對(duì)這些缺陷進(jìn)行過(guò)修補(bǔ)試驗(yàn)， 試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)在焊縫的背面及焊接熱影響區(qū)上產(chǎn)生了裂紋，不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，雖先后 采取了多種防止裂紋的工藝措施進(jìn)行試驗(yàn)，但均無(wú)改善，其主要原因是K417G合金Al、Ti含 量較高。因此熔焊方法不適于K417G渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)。因此，人們期望獲得一種具有可操作性的技術(shù)效果更好的渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修 補(bǔ)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有可操作性的技術(shù)效果更好的渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的 修補(bǔ)方法。本發(fā)明一種渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法，其特征在于所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷 的修補(bǔ)方法具體是前期準(zhǔn)備首先采用膏狀合金粉或膏狀混合粉(釬料與合金粉的混合物)填充缺 陷，然后在已被填充的缺陷地周邊涂敷膏狀釬料，之后烘干填充物；修復(fù)操作將葉片置于 真空爐內(nèi)，采用真空釬焊工藝操作進(jìn)行修補(bǔ)釬焊；其中，所述膏狀合金粉具體是以FGH741合金粉、釬焊用粘結(jié)劑為主要成分，其各 組份的重量百分比為FGH741合金粉92%，釬焊用粘結(jié)劑8% ；所述膏狀混合粉具體是由B-Ni65CoCrWBMoAlNb粉狀釬料與FGH741合金粉按照 下述的重量百分比要求混合并攪拌均勻獲得初步混合粉B-Ni65C0CrWBM0AlNb粉狀釬料 50%, FGH741合金粉50% ；再將上述的初步混合粉與釬焊用粘結(jié)劑以重量百分比分別為 92 %、8 %的比例混合并攪拌均勻，得到可用的膏狀混合粉；所述膏狀釬料具體要求為由粉狀B-Ni65CoCrWBMoAlNb釬料與釬焊用粘結(jié)劑按 照重量比90 10混合成均勻的膏狀。本發(fā)明所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷修補(bǔ)方法，還要求保護(hù)下述優(yōu)選內(nèi)容所述真空釬焊的工藝要求是在真空壓力低于4X IO-2Pa的條件下，開(kāi)始加熱升 溫；以5-10°C /min的速度升至550士 10°C，保溫20-25min ；以5_10°C /min的速度升至 980士 10°C，保溫 15-20min ；以 5-10°C /min 的速度升至 1170士 10°C，保溫 60_120min ；然后 降溫，隨爐冷卻至700°C以下充入壓力為Ibar的純度不小于99. 995%的高純氬氣并啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行快速冷卻；低于80°C出爐。所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法中，用涂敷器將膏狀混合粉或膏狀合金粉預(yù)置 到缺陷處后，膏狀混合粉高于葉片表面0. 1 0. 2mm。所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法中，在已被膏狀合金粉或混合粉填充的缺陷周 邊涂敷膏狀釬料的具體要求是對(duì)于朝上面和仰面缺陷涂敷釬料，膏狀釬料涂覆面積與缺陷面積基本相同；當(dāng)預(yù) 置到缺陷處的為膏狀混合粉時(shí)，膏狀釬料厚度為缺陷深度的1/3 1/2 ；當(dāng)預(yù)置到缺陷處的 為膏狀合金粉時(shí)，膏狀釬料厚度為缺陷深度的1/2 3/4 ；對(duì)于立面缺陷涂敷釬料，要求從缺陷豎直方向尺寸的1/4處開(kāi)始沿向上方向涂 料，膏狀釬料面積與缺陷面積相同；當(dāng)預(yù)置到缺陷處的為膏狀混合粉時(shí)，膏狀釬料厚度為 缺陷深度的1/3 1/2 ；當(dāng)預(yù)置到缺陷處的為膏狀合金粉時(shí)，膏狀釬料厚度為缺陷深度的 1/2 3/4。所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法中，在使用膏狀合金粉或混合粉填充缺陷之前 還要求進(jìn)行下述工作清理缺陷需要將待修補(bǔ)處的鑄造缺陷清理掉；然后清洗葉片。所述清理缺陷的具體要求是采用機(jī)械加工方法將不符合鑄造葉片標(biāo)準(zhǔn)要求的氧 化物夾渣、孔洞、及非線性疏松缺陷徹底清除掉，清理后使用X光檢查已清除缺陷的位置， 經(jīng)檢查缺陷應(yīng)被徹底清除；然后清理氧化皮用裝有合金磨頭的打磨機(jī)清理缺陷表面及其 周圍的氧化皮，呈金屬光澤；清洗葉片的具體要求是使用丙酮清洗葉片。在真空釬焊之前，要求將已涂敷釬料的葉片放入烘干箱內(nèi)烘干，烘干溫度 150士 10°C，保溫時(shí)間l_2h。為了實(shí)現(xiàn)K417G渦輪導(dǎo)向葉片缺陷有效的修補(bǔ)，本發(fā)明采用真空釬焊法對(duì)K417G 渦輪導(dǎo)向葉片缺陷進(jìn)行了修補(bǔ)，并且滿足了修補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)的要求。此方法是在工藝性能和力學(xué) 性能評(píng)定的基礎(chǔ)上，按所確定的工藝，通過(guò)對(duì)葉片上的超標(biāo)缺陷進(jìn)行焊前清理，采用膏狀合 金粉或混合粉(釬料與合金粉的混合物)填充缺陷，在合金粉或混合粉表面涂敷膏狀釬料， 烘干填充物及釬料等一系列焊前準(zhǔn)備后，將葉片置于真空爐內(nèi)按試驗(yàn)確定的釬焊工藝參數(shù) 操作進(jìn)行修補(bǔ)釬焊。本發(fā)明采用真空釬焊法修補(bǔ)渦輪導(dǎo)向葉片缺陷需要針對(duì)K417G這種鎳基鑄造高 溫合金選擇適用的釬料和填充缺陷加強(qiáng)毛細(xì)作用的“金屬骨架”(這里指合金粉)，同時(shí) 需要研究這種多聯(lián)結(jié)構(gòu)葉片上的超標(biāo)缺陷的修補(bǔ)工藝。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)一系列工藝性能及力學(xué)性能試驗(yàn)，確定了釬焊修 補(bǔ)葉片用的釬料及加強(qiáng)毛細(xì)作用的合金粉；同時(shí)試驗(yàn)確定了對(duì)缺陷填充合金粉或混合粉 (釬料與合金粉的混合物)的方法以及釬焊工藝參數(shù)和工藝程序。實(shí)際釬焊修補(bǔ)K417G渦 輪導(dǎo)向葉片的結(jié)果表明，此方法有效地避免了裂紋的出現(xiàn)，釬焊工藝性能和所修補(bǔ)處的力 學(xué)性能符合要求，葉片型面以及各項(xiàng)尺寸和位置精度完全滿足要求。從而提高了鑄造葉片 的合格率，降低了成本，創(chuàng)造了顯著經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為K417G渦輪導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)圖及典型鑄造缺陷；圖2為朝上面的缺陷填充和涂料原理示意圖；圖3為立面缺陷填充和涂料原理示意圖；圖4為仰面缺陷填充和涂料原理示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法采用膏狀混合粉(釬料、合金粉、粘結(jié)劑的混 合物)填充待修補(bǔ)缺陷進(jìn)行真空釬焊修補(bǔ)K417G渦輪導(dǎo)向葉片缺陷。具體要求依次如下1.焊前準(zhǔn)備1. 1清理缺陷采用機(jī)械加工方法將不符合鑄造葉片標(biāo)準(zhǔn)要求的氧化物夾渣、孔 洞、及非線性疏松等缺陷徹底清除掉。1. 2X光檢查用X光檢查已清除缺陷位置，經(jīng)檢查缺陷應(yīng)被徹底清除。1.3清理氧化皮用裝有合金磨頭的打磨機(jī)清理缺陷表面及其周圍的氧化皮，清 除后應(yīng)呈金屬光澤。2.清洗用丙酮清洗葉片。3.預(yù)置膏狀混合粉3. 1膏狀混合粉配制(1)將B-Ni65CoCrWBMoAlNb粉狀釬料與FGH741合金粉按1 1的比例混合并攪 拌均勻得到初步混合粉。(2)將上述的初步混合粉與釬焊用粘結(jié)劑以重量百分比分別為92%、8%的比例 混合并攪拌均勻，得到可用的膏狀混合粉，然后將膏狀混合粉灌入涂敷器內(nèi)備用。3. 2膏狀混合粉預(yù)置按圖2、圖3、圖4所示，用涂敷器將膏狀混合粉預(yù)置到缺陷 處，膏狀混合粉高于葉片表面0. 1 0. 2mm。4.涂敷釬料(1)配制膏狀釬料將90%的粉狀B-Ni65CoCrWBMoAlNb釬料與10%的釬焊用粘 結(jié)劑混合并攪拌成均勻的膏狀，然后將膏狀釬料灌入涂敷器內(nèi)。(2)朝上面和仰面缺陷涂敷釬料，按圖2、圖4所示用涂敷器沿已被填充混合粉的 缺陷的周邊涂敷膏狀釬料，膏狀釬料面積與缺陷面積相同，厚度為缺陷深度的1/3 1/2 ； 立面缺陷涂敷釬料，按圖3所示從缺陷豎直方向尺寸的1/4處開(kāi)始沿向上方向涂料，膏狀釬 料面積與缺陷面積相同，厚度為缺陷深度的1/3 1/2.5.烘干將已涂敷釬料的葉片放入烘干箱內(nèi)烘干，烘干溫度150士 10°C，保溫時(shí) 間l_2h。6.真空釬焊將烘干后的葉片放在真空爐內(nèi)平穩(wěn)的托盤上進(jìn)行真空釬焊。真空釬 焊工藝參數(shù)在真空壓力低于4X 10_2Pa的條件下，開(kāi)始加熱升溫；以5_10°C /min的速度升 至 550士 10°C，保溫 20-25min ；以 5-10°C /min 的速度升至 980士 10°C，保溫 15_20min ；以 5-10°C /min的速度升至1170士 10°C，保溫60-120min ；然后降溫，隨爐冷卻至700°C以下充入壓力為Ibar的高純氬氣(純度不小于99. 995% )并啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行快速冷卻；低于80°C 出爐。7.焊后修整焊后將葉片修補(bǔ)處用裝有合金磨頭的打磨機(jī)修整，要求修整過(guò)的表 面不低于基體表面，同時(shí)符合葉片設(shè)計(jì)圖對(duì)型面的要求。8.檢驗(yàn)100%地對(duì)葉片修補(bǔ)處的釬焊質(zhì)量及葉片型面、尺寸、位置公差進(jìn)行檢驗(yàn)。8. 1外觀檢查用目視和熒光方法檢查葉片釬焊修補(bǔ)處的釬焊質(zhì)量，應(yīng)符合相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)的要求。8. 2X光檢查用X光方法檢查葉片釬焊修補(bǔ)處的釬焊質(zhì)量，應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要 求。8. 3型面及尺寸和位置公差檢查在測(cè)具上測(cè)量葉片的型面及尺寸和位置精度， 應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖要求。經(jīng)過(guò)上述操作修補(bǔ)的葉片，檢驗(yàn)后其釬焊質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，型面及尺寸和位置 精度符合設(shè)計(jì)圖要求。實(shí)施例2采用膏狀合金粉填充待修補(bǔ)缺陷進(jìn)行真空釬焊修補(bǔ)K417G渦輪導(dǎo)向葉片缺陷。本 實(shí)施例修補(bǔ)葉片的操作與實(shí)施例1有兩點(diǎn)不同一是，填充待修補(bǔ)缺陷用的是膏狀合金粉，其配比為92%的FGH741合金粉、8%的 釬焊用粘結(jié)劑；二是，在合金粉表面涂敷的B-Ni65CoCrWBMoAlNb釬料的厚度為缺陷深度的 1/2 3/4。修補(bǔ)后的葉片，經(jīng)檢驗(yàn)其釬焊質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，型面及尺寸和位置精度符合設(shè) 計(jì)圖要求。
權(quán)利要求
1.一種渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法，其特征在于所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方 法具體是前期準(zhǔn)備首先采用膏狀合金粉或膏狀混合粉填充缺陷，然后在已被填充的缺陷地周 邊涂敷膏狀釬料，之后烘干填充物；修復(fù)操作將葉片置于真空爐內(nèi)，采用真空釬焊工藝操 作進(jìn)行修補(bǔ)釬焊；其中，所述膏狀合金粉具體是以FGH741合金粉、釬焊用粘結(jié)劑為主要成分，其各組份 的重量百分比為FGH741合金粉92%，釬焊用粘結(jié)劑8% ；所述膏狀混合粉具體是由B-Ni65CoCrWBMoAlNb粉狀釬料與FGH741合金粉按照下述 的重量百分比要求混合獲得初步混合粉B-Ni65CoCrWBMoAlNb粉狀釬料50%，F(xiàn)GH741合 金粉50% ；再將上述的初步混合粉與釬焊用粘結(jié)劑以重量百分比分別為92%、8%的比例 混合并攪拌均勻，得到可用的膏狀混合粉；所述膏狀釬料具體要求為由粉狀B-Ni65CoCrWBMoAlNb釬料與釬焊用粘結(jié)劑按照重 量比90 10混合成均勻的膏狀。
2.按照權(quán)利要求1所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法，其特征在于所述真空釬焊的工藝要求是在真空壓力低于4X KT2Pa的條件下，開(kāi)始加熱升溫；以 5-10°C /min 的速度升至 550士 10°C，保溫 20_25min ；以 5_10°C /min 的速度升至 980士 10°C， 保溫15-20min ；以5-10°C /min的速度升至1170士 10°C，保溫60-120min ；然后降溫，隨爐冷 卻至700°C以下充入壓力為Ibar的純度不小于99. 995%的高純氬氣并啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行快速 冷卻；低于80°C出爐。
3.按照權(quán)利要求1所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法，其特征在于所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法中，將膏狀混合粉或膏狀合金粉預(yù)置到缺陷處后， 膏狀混合粉或膏狀合金粉高于葉片表面0. 1 0. 2mm。
4.按照權(quán)利要求3所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法，其特征在于所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法中，在已被膏狀合金粉或膏狀混合粉填充的缺陷周 邊涂敷膏狀釬料的具體要求是對(duì)于朝上面和仰面缺陷涂敷釬料，膏狀釬料涂覆面積與缺陷面積基本相同；當(dāng)預(yù)置到 缺陷處的為膏狀混合粉時(shí)，膏狀釬料厚度為缺陷深度的1/3 1/2 ；當(dāng)預(yù)置到缺陷處的為膏 狀合金粉時(shí)，膏狀釬料厚度為缺陷深度的1/2 3/4 ；對(duì)于立面缺陷涂敷釬料，要求從缺陷豎直方向尺寸的1/4處開(kāi)始沿向上方向涂料，膏 狀釬料面積與缺陷面積相同；當(dāng)預(yù)置到缺陷處的為膏狀混合粉時(shí)，膏狀釬料厚度為缺陷深 度的1/3 1/2 ；當(dāng)預(yù)置到缺陷處的為膏狀合金粉時(shí)，膏狀釬料厚度為缺陷深度的1/2 3/4。
5.按照權(quán)利要求1 4其中之一所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法，其特征在于所 述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法中，在使用膏狀合金粉或混合粉填充缺陷之前還要求進(jìn)行 下述工作清理缺陷需要將待修補(bǔ)處的鑄造缺陷清理掉；然后清洗葉片。
6.按照權(quán)利要求5所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法，其特征在于所述清理缺陷的具體要求是采用機(jī)械加工方法將不符合鑄造葉片標(biāo)準(zhǔn)要求的氧化物 夾渣、孔洞、及非線性疏松缺陷徹底清除掉，清理后使用X光檢查已清除缺陷的位置，經(jīng)檢查缺陷應(yīng)被徹底清除；然后清理氧化皮用裝有合金磨頭的打磨機(jī)清理缺陷表面及其周圍 的氧化皮，呈金屬光澤；清洗葉片的具體要求是使用丙酮清洗葉片。
7.按照權(quán)利要求4所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法，其特征在于 在真空釬焊之前，要求將已涂敷釬料的葉片放入烘干箱內(nèi)烘干，烘干溫度150士 10°C， 保溫時(shí)間l_2h。
全文摘要
一種渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法首先采用膏狀合金粉或膏狀混合粉填充缺陷，然后在已被填充的缺陷地周邊涂敷膏狀釬料，之后烘干填充物；修復(fù)操作將葉片置于真空爐內(nèi)，采用真空釬焊工藝操作進(jìn)行修補(bǔ)釬焊。本發(fā)明所述渦輪導(dǎo)向葉片缺陷的修補(bǔ)方法有效地避免了裂紋的出現(xiàn)，釬焊工藝性能和所修補(bǔ)處的力學(xué)性能符合要求，葉片型面以及各項(xiàng)尺寸和位置精度完全滿足要求。從而提高了鑄造葉片的合格率，降低了成本，創(chuàng)造了顯著經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B23K35/22GK102107306SQ20091024865
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者孔慶吉, 宋文清, 張磊先, 彭志江, 曲伸, 杜靜, 潘新宇, 紀(jì)春雨, 邵天巍 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司