一種針對(duì)飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓零件表面的激光熔覆修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種針對(duì)飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓零件表面的激光熔覆修復(fù)方法，屬于激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，該方法是采用激光熔融沉積方法對(duì)飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓在長(zhǎng)期服役后出現(xiàn)的機(jī)械或腐蝕磨損故障進(jìn)行修復(fù)。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓是分別采用18Cr2Ni4WA和40CrNiMoA調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼通過(guò)精密鍛造制備的。飛機(jī)經(jīng)歷兩個(gè)或多個(gè)翻修周期后，由于長(zhǎng)期的飛行使用，在垂直銷(xiāo)銷(xiāo)桿、螺栓螺桿的工作面(即表面)出現(xiàn)了不同程度的機(jī)械或腐蝕磨損，從而導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)尺寸超差現(xiàn)象。工作面的磨損深度通常為0.1?1.0_。由于對(duì)垂直銷(xiāo)銷(xiāo)桿、螺栓螺桿修復(fù)區(qū)域的強(qiáng)度、耐磨以及耐腐蝕性能有較高要求，故上述缺陷需采用熔化焊的方法進(jìn)行修復(fù)。同時(shí)，在修復(fù)過(guò)程中需要解決的主要問(wèn)題有:一是零件母材與填充材料應(yīng)有良好的冶金相容性；二是熔化接頭區(qū)應(yīng)具有良好的力學(xué)性能和組織均勻性，為了滿(mǎn)足飛機(jī)一個(gè)大修周期的要求，修復(fù)后工作面的耐磨(即表面硬度)和耐腐蝕性能應(yīng)不低于母材；三是修復(fù)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制零件的變形量和熱影響區(qū)深度。顯然，常規(guī)的熔化焊修復(fù)方法(如手工電弧焊、氬弧焊等)的熱輸入量(多0.5KJ/mm)相對(duì)較大，容易引起垂直銷(xiāo)、螺栓在修復(fù)過(guò)程中出現(xiàn)較大的變形，修復(fù)后的熱影響區(qū)深度也相對(duì)較大，經(jīng)常不能滿(mǎn)足工廠(chǎng)或維修準(zhǔn)則的要求。因此，需要根據(jù)飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓零件的修復(fù)要求，自行研究并確定新的修復(fù)方法和工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題而設(shè)計(jì)提供了一種針對(duì)飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓零件表面的激光熔覆修復(fù)方法，其目的是使修復(fù)后的零件無(wú)氣孔、未熔合、裂紋等缺陷，并具有良好的力學(xué)性能；此外，修復(fù)后的垂直銷(xiāo)銷(xiāo)桿、螺栓螺桿表面具有良好的抗機(jī)械磨損和抗腐蝕磨損性能。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明技術(shù)方案的具體內(nèi)容是:
[0005]該種針對(duì)飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓零件表面的激光熔覆修復(fù)方法，所述垂直銷(xiāo)的材料為18Cr2Ni4WA，螺栓的材料為40CrNiMoA，垂直銷(xiāo)由銷(xiāo)螺紋(1)、銷(xiāo)桿(2)和底座(3)組成，螺栓由螺紋(4)、螺桿(5)和螺帽￠)，所述飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓零件表面缺陷是指在銷(xiāo)桿(2)和螺桿(5)外表面上的淺表層機(jī)械或腐蝕磨損，，深度不超過(guò)1..0mm,該激光熔覆修復(fù)方法是采用激光三維熔覆成形工藝及設(shè)備來(lái)完成的，其特征在于:該激光熔覆修復(fù)方法的步驟包括:
[0006]1)對(duì)待修復(fù)的飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓零件的銷(xiāo)桿(2)或螺桿(5)表面進(jìn)行磨削并去除氧化層，磨削深度為1.0?1.5mm ；
[0007]2)采用激光三維熔覆成形修復(fù)的工藝參數(shù)為:激光功率為400?1500W、激光掃描速度為500?1500mm/min、送粉方式為同軸的高純度氬氣送粉、送粉速度為4?10g/min、道次間的搭接率為30?60%、內(nèi)保護(hù)氬氣流量為5?30L/min、外保護(hù)氬氣流量為10?40L/min ；
[0008]3)填充材料是顆粒尺寸為Φ35?Φ250 μπι的球形超高強(qiáng)度鋼金屬粉末，該超高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比是:C:彡0.25%、S1:彡0.15%、Μη:彡0.15%、S:彡 0.015 %、Ρ:彡 0.015 %、S+P:彡 0.025 %、Cr:彡 4.0 %、N1:6.0 ?8.5 %、Co:8.0 ?12.5%、余量為？6，且0、隊(duì)!1雜質(zhì)元素總量彡0.5% ；
[0009]4)修復(fù)完成后，采用150?400°C的溫度對(duì)修復(fù)后的垂直銷(xiāo)、螺栓零件進(jìn)行1?2小時(shí)的等溫?zé)崽幚硪匀コ鄹步饘僦械臍堄鄳?yīng)力和氫原子。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是:
[0011]本發(fā)明是采用激光熔覆方法對(duì)飛機(jī)垂直銷(xiāo)銷(xiāo)桿、螺栓螺桿表面的機(jī)械、腐蝕磨損進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)零件的尺寸，降低飛機(jī)的使用和維修成本。本發(fā)明的激光熔覆方法和工藝可用于材料為18Cr2Ni4WA和40CrNiMoA圓軸類(lèi)航空零件的熔焊修復(fù)，通用性強(qiáng)。相比于手弧焊、氬弧焊等常規(guī)熔化焊修復(fù)方法，采用激光熔覆方法修復(fù)飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓零件的表面缺陷，熱輸入量與零件變形量均非常小，修復(fù)效率高，機(jī)械加工工作量少，非常適合圓軸類(lèi)零件淺表層缺陷的熔焊修復(fù)。
[0012]前期對(duì)垂直銷(xiāo)、螺栓螺桿的表面進(jìn)行了激光熔覆修復(fù)試驗(yàn)，并對(duì)熔覆修復(fù)試樣的組織、硬度、室溫拉伸、室溫沖擊等力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，激光熔覆層與零件基體實(shí)現(xiàn)了很好的冶金結(jié)合，組織致密、無(wú)裂紋、夾雜和氣孔等缺陷；激光熔覆態(tài)下熔覆層的顯微硬度皆高于了零件母材，且都達(dá)到了原始母材的110?125% ;相同環(huán)境下，熔覆修復(fù)層的腐蝕速率不足原始母材的20% ;熔覆修復(fù)層的室溫拉伸性能達(dá)到了原始母材的105?115%，而且沖擊性能也達(dá)到了母材的95%以上；恪覆接頭的結(jié)合力達(dá)到了母材的90%以上。顯然，經(jīng)激光熔覆后的修復(fù)層具備優(yōu)于母材的耐機(jī)械、腐蝕磨損性能和室溫強(qiáng)度，同時(shí)室溫塑性也與母材相當(dāng)。
[0013]采用本發(fā)明對(duì)飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓的磨損部位進(jìn)行了修復(fù)，修復(fù)后的零件變形量近乎為零，熱影響區(qū)寬度能夠控制在0.5mm以下；修復(fù)部位無(wú)裂紋、夾渣等缺陷；修復(fù)后工件恢復(fù)使用性能。采用該發(fā)明修復(fù)的飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓已通過(guò)裝機(jī)前鑒定，并成功實(shí)現(xiàn)裝機(jī)使用。
[0014]因此該發(fā)明的成果可直接用于飛機(jī)垂直銷(xiāo)、螺栓類(lèi)零件機(jī)械、腐蝕磨損故障的修復(fù)，解決當(dāng)前一旦出現(xiàn)該類(lèi)缺陷垂直銷(xiāo)、螺栓等零件就需報(bào)廢的問(wèn)題，為飛機(jī)翻修節(jié)約成本，也為飛機(jī)上出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題提供技術(shù)支持。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為飛機(jī)垂直銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2為飛機(jī)垂直銷(xiāo)的修復(fù)前的照片
[0017]圖3為飛機(jī)垂直銷(xiāo)的修復(fù)后的照片
[0018]圖4為飛機(jī)螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]圖5為飛機(jī)螺栓的修復(fù)前的照片
[0020]圖6為飛機(jī)螺栓的修復(fù)后的照片
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的修復(fù)技術(shù)和工藝作詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例一:采用激光熔覆修復(fù)垂直銷(xiāo)機(jī)械磨損故障的方法和工藝。該方法的步驟是:
[0023]1.飛機(jī)垂直銷(xiāo)故障情況分析:
[0024]參見(jiàn)附圖1所示為飛機(jī)垂直銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)示意圖，垂直銷(xiāo)是由銷(xiāo)螺紋(1)、銷(xiāo)桿(2)和底座(3)組成，材料為18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。飛機(jī)到翻修周期時(shí)，由于長(zhǎng)期使用，在垂直銷(xiāo)銷(xiāo)桿(2)的外表面出現(xiàn)了明顯的機(jī)械磨損，如圖2所示。鑒于銷(xiāo)桿外表面的磨損深度不超過(guò)1.0mm，屬于淺表層缺陷，故采用適合淺表層缺陷的激光熔覆方法修復(fù)飛機(jī)垂直銷(xiāo)；為了提高修復(fù)后銷(xiāo)桿外表面的耐磨損性能和垂直銷(xiāo)使用壽命，采用了強(qiáng)度更高、耐磨性能更好的超高強(qiáng)度鋼金屬粉末作為該修復(fù)方法的填充材料。
[0025]2.飛機(jī)垂直銷(xiāo)缺陷修復(fù)
[0026](1)零件測(cè)量和記錄，檢查并記錄飛機(jī)垂直銷(xiāo)的編號(hào)，使用千分尺測(cè)量銷(xiāo)桿機(jī)械磨損區(qū)域和未磨損區(qū)域的直徑等尺寸并做好標(biāo)記和記錄；
[0027](2)修復(fù)前零件表面清理，磨削時(shí)將垂直銷(xiāo)墊在工作臺(tái)上用軟木塊牢固夾持；采用磨