CN116532909A - 一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，包括如下步骤：去除裂纹，相应地在零件表面上对应裂纹位置处形成缺口；在缺口处向零件内加工出定位盲孔，使定位盲孔覆盖缺口，且定位盲孔的深度不小于缺口的最大深度；根据定位盲孔的尺寸卷制钎料卷；将钎料卷插入定位盲孔；加热熔化钎料卷进行裂纹焊接修复。本发明提供的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法中，定位盲孔可容纳熔化后钎料，避免钎料乱流铺现象，钎料集中供应于待焊接位置保证钎料量充足，且因钎料卷为片状，不会因零件局部受热变形出现钎料飞溅现象，借助钎料卷能较准确控制钎料用量，避免过多钎料的布设而引起的钎料乱流铺现象，最终保证焊接修复效果。

Description

一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法

技术领域

本发明涉及钎焊快速修复技术领域，具体涉及一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法。

背景技术

航空发动机或燃气轮机叶片受到磨损、冲击、高温燃气和冷热疲劳等交互作用，易产生裂纹、腐蚀、磨损等明显缺陷，导致叶片提前报废或诱发重大事故。在各类缺陷中，裂纹是导致叶片报废的最主要原因。

针对叶片上的裂纹，通常采用焊接技术进行修复，叶片裂纹的焊接修复技术主要包括熔化焊、粉末冶金、钎焊扩散焊修复技术。其中，熔化焊技术主要用于修复焊接性好的钴基、镍基的高温合金叶片，但熔化焊的焊接残余应力严重制约修复后的叶片的服役效果；粉末冶金修复技术主要针对大间隙裂纹；钎焊修复技术具备可避免产生结晶裂纹、整体加热无大变形和残余应力、同时修复多条多部位裂纹等独特优势，对于叶片微小裂纹的处理更具灵活和经济实用性。

但常规的真空钎焊修复叶片表面微裂纹的技术，修复过程中，钎料用量难以控制，且在加热焊接过程中零件局部受热变形，易出现钎料飞溅以及乱流铺现象，导致待焊接位置钎料量不足，最终致使裂纹焊接修复效果不佳。

鉴于常规的真空钎焊修复技术的不足，有必要设计一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于常规的真空钎焊修复技术，修复过程中，钎料用量难以控制，且在加热焊接过程中零件局部受热变形，易出现钎料飞溅以及乱流铺现象，导致待焊接位置钎料量不足，最终致使裂纹焊接修复效果不佳，从而提供一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，包括如下步骤：

去除裂纹，相应地在零件表面上对应所述裂纹位置处形成缺口；

在所述缺口处向所述零件内加工出定位盲孔，使所述定位盲孔覆盖所述缺口，且所述定位盲孔的深度不小于所述缺口的最大深度；

根据所述定位盲孔的尺寸卷制钎料卷；

将所述钎料卷插入所述定位盲孔；

加热熔化所述钎料卷进行裂纹焊接修复。

进一步地，所述钎料卷由非晶薄带钎料卷制而成。

进一步地，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔后，向所述钎料卷的层与层之间的间隙处填充粉末钎料。

进一步地，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔前，向所述定位盲孔内填充粉末钎料。

进一步地，在根据所述定位盲孔的尺寸卷制钎料卷时，使所述钎料卷一端向内凹陷形成凹陷部、另一端向外凸出形成凸出部，所述凸出部适于朝向所述定位盲孔的内底壁。

进一步地，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔后，所述定位盲孔内的粉末钎料的顶面不高过所述凸出部的顶端。

进一步地，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔后，向所述凹陷部内填充粉末钎料。

进一步地，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔后，在所述零件表面上较低的一侧固定云母或石英或蓝宝石材质的挡板或挡块，使所述云母或石英或蓝宝石材质的挡板或挡块靠近所述钎料卷并高出所述钎料卷。

进一步地，在加热熔化所述钎料卷进行裂纹焊接时，在低于钎料熔化温度20℃－30℃的第一温度处保温5min－10min，再加热至使钎料熔化的第二温度，并保温20min－30min。

进一步地，在加热熔化所述钎料卷进行裂纹焊接时，采用高频感应方式加热。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，去除裂纹，相应地在叶片表面上对应裂纹位置处形成缺口；在缺口处向叶片内加工出定位盲孔，使定位盲孔覆盖缺口，且定位盲孔的深度不小于缺口的最大深度；根据定位盲孔的尺寸卷制钎料卷，这样一来，能较准确控制钎料用量；将钎料卷插入定位盲孔；加热熔化钎料卷进行裂纹焊接修复，这样一来，定位盲孔可以容纳熔化后的钎料，避免钎料乱流铺现象，钎料集中供应于待焊接位置保证钎料量充足，且由于钎料卷为片状结构，不会因零件局部受热变形而出现钎料飞溅现象，另外，借助钎料卷能对钎料用量进行较准确控制，避免过多钎料的布设而引起的钎料乱流铺现象，最终保证焊接修复效果。

2.本发明提供的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，将钎料卷插入定位盲孔后，向所述钎料卷的层与层之间的间隙处填充粉末钎料、向钎料卷的凹陷部填充粉末钎料，均既可以增加钎料量的供应，又可以借助凹陷部和钎料卷的层与层之间的间隙控制钎料用量，减少钎料飞溅或乱流铺现象。另外，钎料卷层与层之间的间隙形成钎料通道，凹陷部中粉末钎料和钎料卷的层与层之间的间隙处填充的粉末钎料，在受热熔化后可在毛细作用下或者自身重力作用下自然地沿钎料通道流进定位盲孔，由定位盲孔接纳这些熔化的粉末钎料，以减少钎料熔化后流出定位盲孔的乱流铺现象，并且熔化的粉末钎料自上而下流入定位盲孔，还可对定位盲孔内熔化的粉末钎料产生推动，促进钎料向定位盲孔内的各处铺展，提升焊接修复处的密实度，进而提高焊接修复质量。

3.本发明提供的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，在将钎料卷插入定位盲孔后，在叶片表面上较低的一侧固定云母或石英或蓝宝石材质的挡板或挡块，使所述云母或石英或蓝宝石材质的挡板或挡块靠近钎料卷且高出钎料卷，以阻挡熔化后的钎料向表面较低处乱流铺，保证表面处待焊接位置所需的钎料量充足、保证焊接修复效果。

4.本发明提供的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，在将钎料卷插入定位盲孔后，定位盲孔内的粉末钎料的顶面不高过凸出部的顶端，这样一来，定位盲孔内的粉末钎料在熔化变为液体后，体积将会变小，使得凸出部的下方形成空隙，空隙的存在利于接纳凹陷部内熔化的粉末钎料和钎料卷的层与层之间熔化的粉末钎料，还可利于增加凹陷部内和间隙内熔化的粉末钎料进入定位盲孔的动能，更好地推动定位盲孔内熔化的粉末钎料向定位盲孔内的各处流动铺展，进一步提高钎料在定位盲孔内的填充密实度，提升钎焊修复质量。

5.本发明提供的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，加热过程中，在低于钎料熔化温度20℃－30℃的第一温度处设置5min－10min的保温时间，让钎料充分到达预熔融状态，且不出现乱流铺现象，再将钎料加热至使钎料熔化的第二温度，并保温20min－30min，这样一来，在减少乱流铺现象的同时也可以缩短焊接时长。

6.本发明提供的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，采用高频感应方式加热，可进行局部修复，修复使用的设备体积较小，焊接修复工艺简单，一次能量消耗不大，对焊接环境的要求不高，可针对多处裂纹自由地进行焊接修复。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法的流程图；

图2为本发明中带裂纹的叶片的示意图；

图3为本发明中加工出定位盲孔后的叶片示意图；

图4为本发明中钎料卷的结构示意图；

图5为本发明中云母挡板与叶片、钎料卷的位置示意图。

附图标记说明：

1、叶片；11、裂纹；12、定位盲孔；13、缺口；2、钎料卷；21、凹陷部；22、凸出部；3、云母挡板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

如图1至图5所示，本实施例提供一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，下面将以修复叶片表面非贯穿的裂纹为例来介绍，当然，也可以用来修复其他金属零件表面非贯穿的裂纹，包括如下步骤：

采用机械打磨或气刨方式去除裂纹11，相应地在叶片1表面上对应裂纹11位置处形成缺口13，并确定缺口13的最大长度，缺口13覆盖裂纹11，且缺口13的深度不小于裂纹11的最大深度，以保证完全去除裂纹11；当然，缺口13的面积和深度需要考虑经济性等实际因素进行合理的选择，在此不做具体限定；

用钻孔机打磨缺口13表面，以在缺口13处向叶片1内加工出定位盲孔12，并使定位盲孔12的加工面呈金属光泽，在本实施例中，定位盲孔12为标准圆柱孔，标准圆柱孔的直径由缺口13的最大长度决定，考虑经济性等实际因素，标准圆柱孔的直径与缺口13的最大长度相当或略微大一些；当然，定位盲孔12也可为非标准圆柱孔；定位盲孔12的深度不小于缺口13的最大深度；

清洗定位盲孔12；

根据定位盲孔12的尺寸卷制钎料卷2，在本实施例中，根据标准圆柱孔的直径和深度来卷制钎料卷2，这样一来，方便控制钎料的用量，在本实施例中，钎料卷2由厚度为0.2mm－0.8mm非晶薄带钎料进行卷制而成，且钎料卷2上端的中部向内凹陷形成凹陷部21，凹陷部21用以装粉末钎料，钎料卷2下端向外凸出形成凸出部22，在本实施例中，凸出部22呈锥形，可方便地将钎料卷2插入定位盲孔12中；

向定位盲孔12内铺设粉末钎料，使粉末钎料的填充高度值为凸出部22的高度值的0.4倍－0.6倍，优选地，填充高度值为钎料卷的凸出部22的高度值的0.5倍；当然，粉末钎料的填充高度在此不做具体限定，以实际情况设置即可；

将钎料卷2插入定位盲孔12，使钎料卷2的顶端凸出定位盲孔12，由于钎料卷2由非晶薄带钎料卷制而成，松开手后，钎料卷2将有一定程度的展开以与定位盲孔12的内壁干涉，使得钎料卷2可停留在合适位置，在钎料卷2层与层之间的间隙处填充粉末钎料并压实，并向钎料卷2的凹陷部21内填充粉末钎料；钎料卷2插入定位盲孔12中的形态有三种，第一种是凸出部22的底端高出定位盲孔12内的粉末钎料的顶面，凸出部22将与定位盲孔12内的粉末钎料顶面之间形成较大空隙；第二种是钎料卷2置于定位盲孔12内的粉末钎料的顶面上，此时，定位盲孔12内的粉末钎料的新顶面基本与粉末钎料的原顶面一致，凸出部22下方将与定位盲孔12内的粉末钎料的顶面之间依然形成空隙，优选地，定位盲孔12内的粉末钎料的填充厚度值为钎料卷2的凸出部22的高度值的0.4倍－0.6倍；第三种是钎料卷2的凸出部22深插入定位盲孔12内的粉末钎料中，插入过程必然会导致定位盲孔12内的粉末钎料向上移动使得粉末钎料的新顶面高出粉末钎料的原顶面，粉末钎料的新顶面不高过凸出部22的顶端，在第三种形态中，在定位盲孔12内的粉末钎料熔化后，在凸出部22和熔化的粉末钎料之间也将出现空隙，空隙利于接纳凹陷部21内熔化的粉末钎料和钎料卷2的层与层之间熔化的粉末钎料，而第一种形态和第二种形态中的空隙在定位盲孔12内的粉末钎料熔化后还会进一步增加，相应地，更利于接纳凹陷部21内熔化的粉末钎料和钎料卷2的层与层之间熔化的粉末钎料，并且，因为空隙的存在，可提高钎料卷2的凹陷部21和层与层之间的间隙内熔化的粉末钎料进入定位盲孔12内的动能，更好的促进熔化的钎料向定位盲孔12内的各处流动铺展，进一步地提高钎料在定位盲孔12内的填充密度，提升钎焊修复质量；如果裂纹11处于叶片1的曲面或斜面处，则在叶片1的曲面或斜面处较低的一侧固定云母挡板3，使云母挡板3靠近钎料卷2且高出钎料卷2，优选地，云母挡板3紧贴钎料卷2，以对熔化后的钎料进行拦截，避免熔融的钎料向曲面或斜面较低处乱流铺，保证曲面或斜面处待焊接位置的钎料充足，最终提高焊接效果；钎料卷2还可被定位盲孔12内的粉末钎料限位，降低钎料卷2插入定位盲孔12后发生倾斜、以致钎料卷2上端的凹陷部21内的粉末钎料流出的风险；当然，云母挡板3也可用云母挡块，或，石英或蓝宝石材质的挡板或挡块替代。

采用高频感应方式加热熔化钎料卷2和粉末钎料进行裂纹焊接修复，具体地，钎焊温度由所用钎料液相线温度和母材熔点共同决定，钎焊温度要高于钎料液相线温度20－30℃，而钎料液相线温度要低于母材固相线30－40℃，钎焊工艺确定原则为：在低于钎料熔化温度20℃－30℃的第一温度处设置5min－10min的保温时间，让钎料充分到达预熔融状态，且不出现乱流铺现象，而后迅速提高加热温度至使钎料的熔化的第二温度，并在第二温度处保温20min－30min，这样一来，在降低钎料乱流铺风险的同时也可以缩短焊接时长；高频感应所用的感应线圈缠绕、粗细、匝数、形状等参数可根据裂纹的长度和位置具体确定；

快速撤除感应线圈的加热，钎料迅速冷却完成裂纹焊接修复，整个焊接修复过程时间控制在40min以内；

在焊接完成后，对钎焊质量进行评估；在本实施例中，焊接修复质量评估包括焊点外观质量的评估和焊点内部质量评估；焊点外观质量的评估主要包括评估焊点润湿性能、焊点表面状况、基体金属状况、钎料在焊点附近的状况等。当出现焊接缺欠时，需要及进行补焊，补焊后再重新进行焊接修复质量评估；

根据叶片1曲面进行随形修整，使焊接修复后的叶片1与未产生裂纹11前的叶片1的外观尽量保持一致；

调整叶片1位置以完成同一叶片1上不同位置的裂纹11的焊接修复，或者调整感应线圈位置以完成其他叶片1上的裂纹11的焊接修复，实现多处裂纹依次、自由快速的钎焊修复。

在本实施例中，之所以选用非晶薄带钎料来卷制钎料卷2，是因为非晶薄带钎料相比常规的脆性粉末、丝、片、膏、棒状钎料优势更明显，焊接修复质量更高。具体地，非晶薄带钎料与常规的脆性粉末、丝、片、棒状等传统钎料相比，其优势如下：

1)焊缝组织、成分均匀，钎料从液态快速冷却后形成固态钎料，固态钎料的成分保持液态钎料的均匀性，无晶粒、共晶相析出，熔化较均匀；

2)钎料纯净，接头质量高，钎料制备无需锻、轧、拉、拔等过程，钎料杂质含量少，纯度高；

3)钎料柔韧性好，使用方便，可很好地容置于定位盲孔12等间隙中，减少钎料的浪费，并且成分调整性强，可方便地调整母合金成分，以获得不同成分的非晶钎料；

4)钎料浸润性、流动性好，钎料在加热过程中近乎是同时、均一的熔化、铺展；

5)薄带钎料的厚度更薄，可适应更小尺寸的焊缝；

6)钎焊接头耐热温度不降低，钎接反应层在较低温度不会重熔。

在本实施例中，优选地，在凹陷部21内填充的粉末钎料、在定位盲孔12的底部铺设的粉末钎料及在钎料卷2层与层之间填充的粉末钎料以及钎料卷2共同形成整体修复用钎料，并且，这些粉末钎料位置的设置，有利于减少叶片受热形变而引起的钎料飞溅，进而减小钎料飞溅带来的危害。

下面从各个角度说明本实施例提供的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法的优点：

1)本实施例中，采用高频感应方式加热钎料相比传统的真空钎焊，修复过程中用到的设备尺寸变小，使用起来更便捷，且加热能耗低、对钎焊环境要求不高、可进行局部加热修复而无须整体加热叶片，适应性更强；

2)在本实施例中，定位盲孔12覆盖裂纹11且深度不小于裂纹11的深度，定位盲孔12可以容纳熔化后的钎料，因此，可减少钎料乱流铺现象，避免待焊接位置钎料不足，且由于钎料卷2为片状结构，不会因零件局部受热变形而出现钎料飞溅现象，另外，借助钎料卷2，尤其是非晶薄带钎料卷制而成的钎料卷2能对钎料用量进行较准确控制，避免过多钎料的布设而引起的钎料乱流铺现象，最终保证焊接效果；

3)粉末钎料设于钎料卷2的凹陷部21、粉末钎料置于钎料卷2的层与层之间的间隙处，均既可以增加钎料的供应，又可借助凹陷部21和钎料卷2各层对粉末钎料进行限制，减少钎料飞溅的现象，并且，定位盲孔12内的粉末钎料由于位于钎料卷2下方，钎料卷2也可限制粉末钎料，同样可减少钎料飞溅现象；

4)云母或石英或蓝宝石材质的挡板或挡块，使云母或石英或蓝宝石材质的挡板或挡块靠近钎料卷2且高出钎料卷2，可以阻挡熔化后的钎料向曲面或斜面较低处乱流铺，保证曲面或斜面处待焊接位置所需的钎料量充足、保证焊接修复效果；

5)钎料卷2层与层之间的间隙可形成钎料通道，这样一来，凹陷部21中粉末钎料和钎料卷2的层与层之间的间隙处填充的粉末钎料，在受热熔化后可在毛细作用下或者自身重力作用下自然地沿钎料通道流进定位盲孔12，由定位盲孔12接纳这些熔化的粉末钎料，以减少钎料熔化后流出定位盲孔12的乱流铺现象，并且熔化的粉末钎料自上而下流入定位盲孔12，还可对定位盲孔12内熔化的粉末钎料产生推动，促进钎料向定位盲孔12内的各处铺展，提升焊接修复处的密实度，进而提高焊接修复质量；

6)在本实施例中，加热过程中，在低于钎料熔化温度20℃－30℃的第一温度处设置5min－10min的保温时间，让钎料在充分到达预熔融状态，保证钎料预熔融状态且不出现乱流铺现象，而后迅速提高温度至使钎料熔化的第二温度，并在第二温度处保温20min－30min，这样一来，在确保不乱流铺的同时也可以缩短焊接时长。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

去除裂纹，相应地在零件表面上对应所述裂纹位置处形成缺口；

在所述缺口处向所述零件内加工出定位盲孔，使所述定位盲孔覆盖所述缺口，且所述定位盲孔的深度不小于所述缺口的最大深度；

根据所述定位盲孔的尺寸卷制钎料卷；

将所述钎料卷插入所述定位盲孔；

加热熔化所述钎料卷进行裂纹焊接修复。

2.根据权利要求1所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，所述钎料卷由非晶薄带钎料卷制而成。

3.根据权利要求1所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔后，向所述钎料卷的层与层之间的间隙处填充粉末钎料。

4.根据权利要求1－3中任一项所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔前，向所述定位盲孔内填充粉末钎料。

5.根据权利要求4所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，在根据所述定位盲孔的尺寸卷制钎料卷时，使所述钎料卷一端向内凹陷形成凹陷部、另一端向外凸出形成凸出部，所述凸出部适于朝向所述定位盲孔的内底壁。

6.根据权利要求5所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔后，所述定位盲孔内的粉末钎料的顶面不高过所述凸出部的顶端。

7.根据权利要求5所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔后，向所述凹陷部内填充粉末钎料。

8.根据权利要求1－3或5－7中任一项所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，在将所述钎料卷插入所述定位盲孔后，在所述零件表面上较低的一侧固定云母或石英或蓝宝石材质的挡板或挡块，使所述云母或石英或蓝宝石材质的挡板或挡块靠近所述钎料卷并高出所述钎料卷。

9.根据权利要求1－3或5－7中任一项所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，在加热熔化所述钎料卷进行裂纹焊接时，在低于钎料熔化温度20℃－30℃的第一温度处保温5min－10min，再加热至使钎料熔化的第二温度，并保温20min－30min。

10.根据权利要求1－3或5－7中任一项所述的一种零件表面非贯穿裂纹钎焊快速修复方法，其特征在于，在加热熔化所述钎料卷进行裂纹焊接时，采用高频感应方式加热。