专利名称：一种涡轮导向叶片缺陷的修补方法
技术领域：
本发明涉及涡轮制造和维修养护技术中的导向叶片铸造缺陷和使用缺陷修复技 术领域，特别提供了一种涡轮导向叶片缺陷的修补方法。
背景技术：
现有技术中，涡轮导向叶片(以K417G镍基铸造高温合金铸造的多联结构的涡轮 导向叶片为例，参见图1)由于叶片结构复杂，铸造加工难度大，铸造出的叶片约50%存在 着不符合相关技术标准要求的氧化物夹渣、孔洞、及非线性疏松等缺陷。根据标准要求，这 些缺陷允许用焊接方法修补。曾经采用熔焊(氩弧焊)方法对这些缺陷进行过修补试验， 试验后发现在焊缝的背面及焊接热影响区上产生了裂纹，不符合技术标准的要求，虽先后 采取了多种防止裂纹的工艺措施进行试验，但均无改善，其主要原因是K417G合金Al、Ti含 量较高。因此熔焊方法不适于K417G涡轮导向叶片缺陷的修补。因此，人们期望获得一种具有可操作性的技术效果更好的涡轮导向叶片缺陷的修 补方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有可操作性的技术效果更好的涡轮导向叶片缺陷的 修补方法。本发明一种涡轮导向叶片缺陷的修补方法，其特征在于所述涡轮导向叶片缺陷 的修补方法具体是前期准备首先采用膏状合金粉或膏状混合粉(钎料与合金粉的混合物)填充缺 陷，然后在已被填充的缺陷地周边涂敷膏状钎料，之后烘干填充物；修复操作将叶片置于 真空炉内，采用真空钎焊工艺操作进行修补钎焊；其中，所述膏状合金粉具体是以FGH741合金粉、钎焊用粘结剂为主要成分，其各 组份的重量百分比为FGH741合金粉92%，钎焊用粘结剂8% ；所述膏状混合粉具体是由B-Ni65CoCrWBMoAlNb粉状钎料与FGH741合金粉按照 下述的重量百分比要求混合并搅拌均勻获得初步混合粉B-Ni65C0CrWBM0AlNb粉状钎料 50%, FGH741合金粉50% ；再将上述的初步混合粉与钎焊用粘结剂以重量百分比分别为 92 %、8 %的比例混合并搅拌均勻，得到可用的膏状混合粉；所述膏状钎料具体要求为由粉状B-Ni65CoCrWBMoAlNb钎料与钎焊用粘结剂按 照重量比90 10混合成均勻的膏状。本发明所述涡轮导向叶片缺陷修补方法，还要求保护下述优选内容所述真空钎焊的工艺要求是在真空压力低于4X IO-2Pa的条件下，开始加热升 温；以5-10°C /min的速度升至550士 10°C，保温20-25min ；以5_10°C /min的速度升至 980士 10°C，保温 15-20min ；以 5-10°C /min 的速度升至 1170士 10°C，保温 60_120min ；然后 降温，随炉冷却至700°C以下充入压力为Ibar的纯度不小于99. 995%的高纯氩气并启动风机进行快速冷却；低于80°C出炉。所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法中，用涂敷器将膏状混合粉或膏状合金粉预置 到缺陷处后，膏状混合粉高于叶片表面0. 1 0. 2mm。所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法中，在已被膏状合金粉或混合粉填充的缺陷周 边涂敷膏状钎料的具体要求是对于朝上面和仰面缺陷涂敷钎料，膏状钎料涂覆面积与缺陷面积基本相同；当预 置到缺陷处的为膏状混合粉时，膏状钎料厚度为缺陷深度的1/3 1/2 ；当预置到缺陷处的 为膏状合金粉时，膏状钎料厚度为缺陷深度的1/2 3/4 ；对于立面缺陷涂敷钎料，要求从缺陷竖直方向尺寸的1/4处开始沿向上方向涂 料，膏状钎料面积与缺陷面积相同；当预置到缺陷处的为膏状混合粉时，膏状钎料厚度为 缺陷深度的1/3 1/2 ；当预置到缺陷处的为膏状合金粉时，膏状钎料厚度为缺陷深度的 1/2 3/4。所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法中，在使用膏状合金粉或混合粉填充缺陷之前 还要求进行下述工作清理缺陷需要将待修补处的铸造缺陷清理掉；然后清洗叶片。所述清理缺陷的具体要求是采用机械加工方法将不符合铸造叶片标准要求的氧 化物夹渣、孔洞、及非线性疏松缺陷彻底清除掉，清理后使用X光检查已清除缺陷的位置， 经检查缺陷应被彻底清除；然后清理氧化皮用装有合金磨头的打磨机清理缺陷表面及其 周围的氧化皮，呈金属光泽；清洗叶片的具体要求是使用丙酮清洗叶片。在真空钎焊之前，要求将已涂敷钎料的叶片放入烘干箱内烘干，烘干温度 150士 10°C，保温时间l_2h。为了实现K417G涡轮导向叶片缺陷有效的修补，本发明采用真空钎焊法对K417G 涡轮导向叶片缺陷进行了修补，并且满足了修补标准的要求。此方法是在工艺性能和力学 性能评定的基础上，按所确定的工艺，通过对叶片上的超标缺陷进行焊前清理，采用膏状合 金粉或混合粉(钎料与合金粉的混合物)填充缺陷，在合金粉或混合粉表面涂敷膏状钎料， 烘干填充物及钎料等一系列焊前准备后，将叶片置于真空炉内按试验确定的钎焊工艺参数 操作进行修补钎焊。本发明采用真空钎焊法修补涡轮导向叶片缺陷需要针对K417G这种镍基铸造高 温合金选择适用的钎料和填充缺陷加强毛细作用的“金属骨架”(这里指合金粉)，同时 需要研究这种多联结构叶片上的超标缺陷的修补工艺。为了解决上述问题，本发明通过一系列工艺性能及力学性能试验，确定了钎焊修 补叶片用的钎料及加强毛细作用的合金粉；同时试验确定了对缺陷填充合金粉或混合粉 (钎料与合金粉的混合物)的方法以及钎焊工艺参数和工艺程序。实际钎焊修补K417G涡 轮导向叶片的结果表明，此方法有效地避免了裂纹的出现，钎焊工艺性能和所修补处的力 学性能符合要求，叶片型面以及各项尺寸和位置精度完全满足要求。从而提高了铸造叶片 的合格率，降低了成本，创造了显著经济效益。
图1为K417G涡轮导向叶片结构图及典型铸造缺陷；图2为朝上面的缺陷填充和涂料原理示意图；图3为立面缺陷填充和涂料原理示意图；图4为仰面缺陷填充和涂料原理示意图。
具体实施例方式实施例1一种涡轮导向叶片缺陷的修补方法采用膏状混合粉(钎料、合金粉、粘结剂的混 合物)填充待修补缺陷进行真空钎焊修补K417G涡轮导向叶片缺陷。具体要求依次如下1.焊前准备1. 1清理缺陷采用机械加工方法将不符合铸造叶片标准要求的氧化物夹渣、孔 洞、及非线性疏松等缺陷彻底清除掉。1. 2X光检查用X光检查已清除缺陷位置，经检查缺陷应被彻底清除。1.3清理氧化皮用装有合金磨头的打磨机清理缺陷表面及其周围的氧化皮，清 除后应呈金属光泽。2.清洗用丙酮清洗叶片。3.预置膏状混合粉3. 1膏状混合粉配制(1)将B-Ni65CoCrWBMoAlNb粉状钎料与FGH741合金粉按1 1的比例混合并搅 拌均勻得到初步混合粉。(2)将上述的初步混合粉与钎焊用粘结剂以重量百分比分别为92%、8%的比例 混合并搅拌均勻，得到可用的膏状混合粉，然后将膏状混合粉灌入涂敷器内备用。3. 2膏状混合粉预置按图2、图3、图4所示，用涂敷器将膏状混合粉预置到缺陷 处，膏状混合粉高于叶片表面0. 1 0. 2mm。4.涂敷钎料(1)配制膏状钎料将90%的粉状B-Ni65CoCrWBMoAlNb钎料与10%的钎焊用粘 结剂混合并搅拌成均勻的膏状，然后将膏状钎料灌入涂敷器内。(2)朝上面和仰面缺陷涂敷钎料，按图2、图4所示用涂敷器沿已被填充混合粉的 缺陷的周边涂敷膏状钎料，膏状钎料面积与缺陷面积相同，厚度为缺陷深度的1/3 1/2 ； 立面缺陷涂敷钎料，按图3所示从缺陷竖直方向尺寸的1/4处开始沿向上方向涂料，膏状钎 料面积与缺陷面积相同，厚度为缺陷深度的1/3 1/2.5.烘干将已涂敷钎料的叶片放入烘干箱内烘干，烘干温度150士 10°C，保温时 间l_2h。6.真空钎焊将烘干后的叶片放在真空炉内平稳的托盘上进行真空钎焊。真空钎 焊工艺参数在真空压力低于4X 10_2Pa的条件下，开始加热升温；以5_10°C /min的速度升 至 550士 10°C，保温 20-25min ；以 5-10°C /min 的速度升至 980士 10°C，保温 15_20min ；以 5-10°C /min的速度升至1170士 10°C，保温60-120min ；然后降温，随炉冷却至700°C以下充入压力为Ibar的高纯氩气(纯度不小于99. 995% )并启动风机进行快速冷却；低于80°C 出炉。7.焊后修整焊后将叶片修补处用装有合金磨头的打磨机修整，要求修整过的表 面不低于基体表面，同时符合叶片设计图对型面的要求。8.检验100%地对叶片修补处的钎焊质量及叶片型面、尺寸、位置公差进行检验。8. 1外观检查用目视和荧光方法检查叶片钎焊修补处的钎焊质量，应符合相关 标准的要求。8. 2X光检查用X光方法检查叶片钎焊修补处的钎焊质量，应符合相关标准的要 求。8. 3型面及尺寸和位置公差检查在测具上测量叶片的型面及尺寸和位置精度， 应符合设计图要求。经过上述操作修补的叶片，检验后其钎焊质量符合标准要求，型面及尺寸和位置 精度符合设计图要求。实施例2采用膏状合金粉填充待修补缺陷进行真空钎焊修补K417G涡轮导向叶片缺陷。本 实施例修补叶片的操作与实施例1有两点不同一是，填充待修补缺陷用的是膏状合金粉，其配比为92%的FGH741合金粉、8%的 钎焊用粘结剂；二是，在合金粉表面涂敷的B-Ni65CoCrWBMoAlNb钎料的厚度为缺陷深度的 1/2 3/4。修补后的叶片，经检验其钎焊质量符合标准要求，型面及尺寸和位置精度符合设 计图要求。
权利要求
1.一种涡轮导向叶片缺陷的修补方法，其特征在于所述涡轮导向叶片缺陷的修补方 法具体是前期准备首先采用膏状合金粉或膏状混合粉填充缺陷，然后在已被填充的缺陷地周 边涂敷膏状钎料，之后烘干填充物；修复操作将叶片置于真空炉内，采用真空钎焊工艺操 作进行修补钎焊；其中，所述膏状合金粉具体是以FGH741合金粉、钎焊用粘结剂为主要成分，其各组份 的重量百分比为FGH741合金粉92%，钎焊用粘结剂8% ；所述膏状混合粉具体是由B-Ni65CoCrWBMoAlNb粉状钎料与FGH741合金粉按照下述 的重量百分比要求混合获得初步混合粉B-Ni65CoCrWBMoAlNb粉状钎料50%，FGH741合 金粉50% ；再将上述的初步混合粉与钎焊用粘结剂以重量百分比分别为92%、8%的比例 混合并搅拌均勻，得到可用的膏状混合粉；所述膏状钎料具体要求为由粉状B-Ni65CoCrWBMoAlNb钎料与钎焊用粘结剂按照重 量比90 10混合成均勻的膏状。
2.按照权利要求1所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法，其特征在于所述真空钎焊的工艺要求是在真空压力低于4X KT2Pa的条件下，开始加热升温；以 5-10°C /min 的速度升至 550士 10°C，保温 20_25min ；以 5_10°C /min 的速度升至 980士 10°C， 保温15-20min ；以5-10°C /min的速度升至1170士 10°C，保温60-120min ；然后降温，随炉冷 却至700°C以下充入压力为Ibar的纯度不小于99. 995%的高纯氩气并启动风机进行快速 冷却；低于80°C出炉。
3.按照权利要求1所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法，其特征在于所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法中，将膏状混合粉或膏状合金粉预置到缺陷处后， 膏状混合粉或膏状合金粉高于叶片表面0. 1 0. 2mm。
4.按照权利要求3所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法，其特征在于所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法中，在已被膏状合金粉或膏状混合粉填充的缺陷周 边涂敷膏状钎料的具体要求是对于朝上面和仰面缺陷涂敷钎料，膏状钎料涂覆面积与缺陷面积基本相同；当预置到 缺陷处的为膏状混合粉时，膏状钎料厚度为缺陷深度的1/3 1/2 ；当预置到缺陷处的为膏 状合金粉时，膏状钎料厚度为缺陷深度的1/2 3/4 ；对于立面缺陷涂敷钎料，要求从缺陷竖直方向尺寸的1/4处开始沿向上方向涂料，膏 状钎料面积与缺陷面积相同；当预置到缺陷处的为膏状混合粉时，膏状钎料厚度为缺陷深 度的1/3 1/2 ；当预置到缺陷处的为膏状合金粉时，膏状钎料厚度为缺陷深度的1/2 3/4。
5.按照权利要求1 4其中之一所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法，其特征在于所 述涡轮导向叶片缺陷的修补方法中，在使用膏状合金粉或混合粉填充缺陷之前还要求进行 下述工作清理缺陷需要将待修补处的铸造缺陷清理掉；然后清洗叶片。
6.按照权利要求5所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法，其特征在于所述清理缺陷的具体要求是采用机械加工方法将不符合铸造叶片标准要求的氧化物 夹渣、孔洞、及非线性疏松缺陷彻底清除掉，清理后使用X光检查已清除缺陷的位置，经检查缺陷应被彻底清除；然后清理氧化皮用装有合金磨头的打磨机清理缺陷表面及其周围 的氧化皮，呈金属光泽；清洗叶片的具体要求是使用丙酮清洗叶片。
7.按照权利要求4所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法，其特征在于 在真空钎焊之前，要求将已涂敷钎料的叶片放入烘干箱内烘干，烘干温度150士 10°C， 保温时间l_2h。
全文摘要
一种涡轮导向叶片缺陷的修补方法首先采用膏状合金粉或膏状混合粉填充缺陷，然后在已被填充的缺陷地周边涂敷膏状钎料，之后烘干填充物；修复操作将叶片置于真空炉内，采用真空钎焊工艺操作进行修补钎焊。本发明所述涡轮导向叶片缺陷的修补方法有效地避免了裂纹的出现，钎焊工艺性能和所修补处的力学性能符合要求，叶片型面以及各项尺寸和位置精度完全满足要求。从而提高了铸造叶片的合格率，降低了成本，创造了显著经济效益。
文档编号B23K35/22GK102107306SQ20091024865
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者孔庆吉, 宋文清, 张磊先, 彭志江, 曲伸, 杜静, 潘新宇, 纪春雨, 邵天巍 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司