一种整体叶盘损伤区二次线性摩擦焊修复方法与流程

本发明属于航空发动机关键部件修复，具体涉及一种整体叶盘损伤区二次线性摩擦焊修复方法。

背景技术：

1、整体叶盘作为先进航空发动机中的关键旋转部件，具有结构一体化、轻量化、高效率等优点。然而，由于其叶片与盘体一体成型，一旦叶片在制造或服役过程中因运输不当或外来物撞击等原因发生损伤，传统修复手段难以实现有效修复，导致整体叶盘报废，造成高昂成本和交付延误。

2、目前，整体叶盘多采用线性摩擦焊（linear friction welding, lfw）进行制造。该工艺具有焊接质量高、接头强度好等优点，但针对已焊接或服役状态下的整体叶盘损伤修复，尚缺乏成熟、可工程应用的修复工艺。尤其在无焊接工艺台、结构受限的情况下，如何实现高质量的二次线性摩擦焊修复，是当前技术难点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种整体叶盘损伤区二次线性摩擦焊修复方法，适用于tc4钛合金等材料制造的整体叶盘在焊接或服役过程中发生叶片损伤后的修复工艺，通过模拟真实焊接状态，研究不同修复位置（焊缝区、热影响区、焊缝中心）的修复可行性，实现修复接头性能达到或接近母材水平，满足航空发动机关键部件的使用要求。

2、本发明技术方案为：

3、一方面，提供一种整体叶盘损伤区二次线性摩擦焊修复方法，具体步骤包括：

4、对已进行过线性摩擦焊后又出现损伤的整体叶盘进行损伤检测，确定损伤区域并选择修复切割方式对损伤区域进行切割，将切割后缺少的区域作为切割缺损区域，同时形成直线型切割面，并对直线型切割面进行加工形成焊接基准面，得到包括切割缺损区域和焊接基准面的整体叶盘；采用与包括切割缺损区域和焊接基准面的整体叶盘基体材料完全一致的材料制备修复补块；所述修复补块具有端面，且修复补块的轮廓与切割缺损区域完全匹配；所述端面为完整单一平直平面，与焊接基准面的几何尺寸完全等形匹配且面面贴合。

5、基于焊接基准面，利用修复补块对包括切割缺损区域和焊接基准面的整体叶盘的进行二次线性摩擦焊，得到二次线性摩擦焊焊缝区域与二次线性摩擦焊焊接面。

6、对二次线性摩擦焊焊缝区域进行中间去应力处理，并对二次线性摩擦焊焊缝区域的表面进行精修，得到修复件。

7、对修复件进行仿形精加工，直至其恢复叶片原始型面，并对进行仿形精加工后的修复件进行性能检测，将满足给定的设计与适航要求的修复件作为最终修复后的整体叶盘。

8、进一步地，所述对已进行过线性摩擦焊后又出现损伤的整体叶盘进行损伤检测，确定损伤区域并选择修复切割方式对损伤区域进行切割，将切割后缺少的区域作为切割缺损区域，同时形成直线型切割面，并对直线型切割面进行加工形成焊接基准面，得到包括切割缺损区域和焊接基准面的整体叶盘，具体包括：

9、所述已进行过线性摩擦焊后又出现损伤的整体叶盘包括原始线性摩擦焊焊缝区域；所述原始线性摩擦焊焊缝区域包括母材区域、热影响区及焊缝中心。

10、首先，采用超声c扫描与工业ct对整体叶盘进行损伤检测，确定损伤区域，并对损伤区域进行定位，明确损伤区域的裂纹扩展边界进而确定缺损范围。

11、然后，将原始线性摩擦焊焊缝区域作为切割区域；根据损伤区域的裂纹扩展边界选择不同的切割方式在切割区域对损伤区域进行切割，形成直线型切割面，得到具有切割缺损区域的整体叶盘。

12、具体修复切割方式选择规则为：若损伤区域的裂纹扩展边界位于原始线性摩擦焊焊缝区域以外，选择方式一进行修复切割；若损伤区域的裂纹扩展边界位于焊缝中心，选择方式二进行修复切割；若损伤区域位于热影响区，选择方式三进行修复切割；若损伤区域的裂纹扩展边界同时存在于母材区域、焊缝中心和热影响区中的多个区域，采用方式四进行切割。

13、方式一：在母材区域进行切割。

14、方式二：在焊缝中心进行切割。

15、方式三：在热影响区进行切割。

16、方式四：一次性贯通平直切割，整体切除跨及母材区域、热影响区、焊缝中心的全部损伤区域，不保留任何局部残余缺陷组织。

17、最后，将直线型切割面加工形成焊接基准面。

18、进一步地，所述基于焊接基准面，利用修复补块对包括切割缺损区域和焊接基准面的整体叶盘的进行二次线性摩擦焊，得到二次线性摩擦焊焊缝区域与二次线性摩擦焊焊接面，具体包括：

19、以焊接基准面为修复补块与包括切割缺损区域和焊接基准面的整体叶盘的结合界面，在结合界面采用工装定位压紧方式进行修复补块与包括切割缺损区域和焊接基准面的整体叶盘的整体精加工成型等厚式平直对接并采用高频低幅参数进行二次线性摩擦焊，得到二次线性摩擦焊焊缝区域；所述高频低幅参数指二次线性摩擦焊执行参数中振动频率高于设定40hz且振动幅值低于0.15mm。

20、具体二次线性摩擦焊执行参数为：焊接压力：5~10 mpa；振动频率：40~60 hz；振动振幅：0.05~0.15 mm；摩擦时间：2~5 s；顶锻压力：12~20 mpa；顶锻保压时间：15~30 s。

21、进一步地，所述对二次线性摩擦焊焊缝区域进行中间去应力处理，并对二次线性摩擦焊焊缝区域的表面进行精修，得到修复件，具体包括：

22、所述中间去应力处理，指进行真空去应力时效处理。

23、所述对二次线性摩擦焊焊缝区域的表面进行精修，指在对二次线性摩擦焊焊缝区域进行中间去应力处理后采用微铣削加工去除二次线性摩擦焊焊接区域的表面的飞边、氧化层及局部未焊合缺陷层，形成精修后的二次线性摩擦焊焊缝区域，并将包含精修后的二次线性摩擦焊焊缝区域的整体叶盘作为修复件。

24、进一步地，所述对修复件进行仿形精加工，直至其恢复叶片原始型面，并对进行仿形精加工后的修复件进行性能检测，将满足给定的设计与适航要求的修复件作为最终修复后的整体叶盘，具体包括：

25、所述对进行仿形精加工后的修复件进行性能检测，包括荧光探伤、x射线检测、三坐标尺寸检测及拉伸与疲劳性能测试。

26、根据性能测试检测结果判定仿形精加工后的修复件是否满足给定的设计与适航要求：若仿形精加工后的修复件满足给定的设计与适航要求则以该仿形精加工后的包含修复区域的修复件作为最终修复后的整体叶盘；若仿形精加工后的修复件仅尺寸精度或叶片型面不满足设计及适航要求，返回执行对二次线性摩擦焊焊缝区域的表面进行精修；若仿形精加工后的修复件出现缺陷范围超过设定尺寸、裂纹二次扩展或切割缺损区域存在劣化组织残留，返回执行对当前修复件进行损伤检测，确定损伤区域并选择修复切割方式对损伤区域进行切割，直至当前仿形精加工后的修复件满足给定的设计与适航要求，得到最终修复后的整体叶盘。

27、另一方面，本技术提出一种电子设备，包括：一个或多个处理器，以及存储器，所述存储器用于存储指令，当所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行所述的一种整体叶盘损伤区二次线性摩擦焊修复方法。

28、第三方面，本技术提出一种计算机可读存储介质，其存储有可执行的指令，所述指令当被执行时使得处理器执行所述的一种整体叶盘损伤区二次线性摩擦焊修复方法。

29、第四方面，本技术提出一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述的一种整体叶盘损伤区二次线性摩擦焊修复方法。

30、本发明的有益效果：

31、1、采用焊缝分区差异化切割，从根源杜绝修复缺陷遗传。现有二次修复采用统一切割方式，未区分一次焊缝母材区、热影响区、焊缝中心的组织与性能差异，易导致旧缺陷残留、新旧组织叠加劣化、界面结合强度不足等问题。本发明依据损伤位置匹配专属切割工艺，精准彻底切除裂纹、疲劳损伤及原始焊缝缺陷层，最大限度保留优质基体组织，使二次焊接界面实现完全洁净均质贴合，显著提升焊接成型基础质量。

32、2、采用高频低幅优化焊接参数，使二次焊接界面发生强塑性流变、晶粒动态再结晶与合金元素均匀扩散，相较于传统补焊及单次摩擦焊修复，可消除未焊合、微裂纹、夹杂等隐性缺陷。同时细化焊缝及热影响区晶粒、重构均匀组织，解决一次焊接组织不均问题，使修复接头强度基本接近母材强度。

33、3、通过真空去应力加界面精修耦合工艺，实现二次修复应力与变形精准可控。多次焊接修复易出现应力累积、热影响区扩大、基体粗化、变形超差等不可逆损伤。通过真空时效工艺，将二次焊接残余应力稳定控制在设定标准以内；配合微铣削精修去除表层氧化层与应力集中缺陷，将热影响区宽度和焊接变形量控制在设定标准以内，有效规避母材组织粗化劣化，兼顾修复精度与组织稳定性。

34、4、该方法适用于tc4、tc11、tial等钛合金及高温合金整体叶盘的修复，工艺适应性强、材料兼容性好，修复后叶片各项性能均符合航空适航维修标准，具有良好的工程应用前景。