一种激光熔覆修复ZL116铝合金的方法与流程

本发明涉及铝合金修复，具体为一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法。

背景技术：

1、铝合金作为一种重要的有色金属材料，因具有比强度高、易于加工、耐蚀性好、导电导热性好等优点而广泛应用于航空航天领域。al-si-mg系铝合金是一类可热处理强化的铸造铝合金，在航空领域有重要应用。其中，zl116铝合金是在zl101的基础上添加入ti和be元素发展而来的铝合金，具有良好的综合力学性能，在飞机上的应用包括壳体、摇臂、支柱等。在zl116零部件实际服役过程中，易产生磨损、微裂纹等缺陷，这些缺陷将显著影响零部件的使用性能，可能导致零件报废，造成较大的经济损失，影响飞机飞行安全。

2、目前，航空领域通用的铝合金损伤件修复方法多为手工钨极氩弧焊，该方法存在热影响大、缺陷多、易变形等问题，通常只能恢复损伤件的外形尺寸，而对铝合金损伤件的性能恢复十分有限。

3、激光熔覆技术是一种以激光为热源，以粉末或丝材为原料，通过将原材料和表层基体熔化，获得表面熔覆层的技术。该技术的热影响小、获得的熔覆层稀释率低、缺陷少、性能优异，因而在功能涂层制备、零件修复等领域具有广泛的应用前景，可能应用于铝合金的修复。例如，在公开号为cn111593238a的专利中公开了一种激光同轴送粉增材制造铝合金粉末及其在修复5系铝合金中的应用。然而，众所周知，al-mn(3系)和al-si(5系)铝合金本身就具有良好的焊接性能，且这两类铝合金为不可热处理强化铝合金，激光熔覆或焊接后力学性能下降不多。对于可热处理强化铝合金的激光熔覆修复，则需要解决易产生气孔和裂纹等缺陷、修复后接头软化严重等问题。更为棘手的是，对于航空产品而言，一般在修复后不进行高温热处理，以避免改变原热处理状态。因此，如何对铝合金激光熔覆修复区缺陷进行控制，改善接头软化问题，实现激光增材修复铝合金的工程化应用，是当前需要攻克的难题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法。

2、本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

3、一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法，包括以下步骤：

4、步骤1、zl116铝合金损伤件预处理：

5、用乙醇或丙酮对zl116铝合金损伤件表面进行清洗，去除表面油污，随后用喷砂机对zl116铝合金损伤件表面进行喷砂处理，或用打磨机对zl116铝合金损伤件表面进行打磨，去除氧化层；

6、步骤2、修复粉末预处理：

7、将铝合金粉末筛分，获得53-150μm的粉末，随后在80℃-120℃的温度下进行烘干2-6h；

8、步骤3、zl116铝合金损伤件表面修复：

9、步骤31、将待修复的zl116铝合金损伤件固定在zl116基板上，zl116基板加热到100℃-150℃并持续保温；

10、步骤32、打开激光熔覆机器人电源，随后依次打开水冷机、机器人、激光器，待设备稳定后，设定好工艺参数，规划好路径，打开保护气，开始送粉并打开激光，对待修复的zl116铝合金损伤件表面进行激光修复；

11、步骤33、每熔覆一道后，用打磨机对修复表面进行打磨，以去除氧化层，同时减小连续热影响带来的性能恶化，直至完成修复；

12、步骤4、zl116铝合金损伤件修复后的后处理：

13、对修复后的zl116铝合金损伤件进行时效处理，加热温度为160-180℃，保温时间为4-8h，随后空冷，然后对修复后的zl116铝合金损伤件进行机加工至尺寸和表面粗糙度满足工艺要求。

14、优选地，步骤二中铝合金粉末为alsi7mg、alsi10mg中的一种。

15、优选地，步骤二中铝合金粉末通过真空感应熔炼气雾化、等离子旋转电极中的一种制备方法进行制备。

16、优选地，步骤31中zl116基板的厚度若低于10mm，则在待修复的zl116铝合金损伤件背面垫一块厚度为1-3mm的薄板。

17、优选地，步骤32中激光熔覆的工艺参数为：激光功率为2kw-4kw，光斑直径为2-3mm，移动速度为5-15mm/s，粉桶转速为1-2r/min，载气流量为2-5l/min，保护气流量为10-20l/min，搭接率为40％-60％，每层抬升量为0.5-0.8mm，激光束与激光移动方向呈100°-110°夹角。

18、本发明的有益效果是：

19、本发明通过提供一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法，以al-si-mg系铝合金粉末为原材料，运用同轴送粉激光熔覆方法，优化激光功率、扫描速度等参数，结合适当的前处理和后处理，使修复后的产品强度达到基材的80％以上，远远高于传统的氩弧焊技术的修复强度，大幅提升铝合金零部件的性能，有效解决了铝合金零部件修复面临的强硬度不足的难题。

技术特征：

1.一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法，其特征在于：步骤二中铝合金粉末为alsi7mg、alsi10mg中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法，其特征在于：步骤二中铝合金粉末通过真空感应熔炼气雾化、等离子旋转电极中的一种制备方法进行制备。

4.根据权利要求1所述的一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法，其特征在于：步骤31中zl116基板的厚度若低于10mm，则在待修复的zl116铝合金损伤件背面垫一块厚度为1-3mm的薄板。

5.根据权利要求1所述的一种激光熔覆修复zl116铝合金的方法，其特征在于：步骤32中激光熔覆的工艺参数为：激光功率为2kw-4kw，光斑直径为2-3mm，移动速度为5-15mm/s，粉桶转速为1-2r/min，载气流量为2-5l/min，保护气流量为10-20l/min，搭接率为40％-60％，每层抬升量为0.5-0.8mm，激光束与激光移动方向呈100°-110°夹角。

技术总结
本发明涉及铝合金修复技术领域，具体为一种激光熔覆修复ZL116铝合金的方法，包括步骤1、ZL116铝合金损伤件预处理；步骤2、修复粉末预处理；步骤3、ZL116铝合金损伤件表面修复；步骤4、ZL116铝合金损伤件修复后的后处理：对修复后的ZL116铝合金损伤件进行时效处理，然后对修复后的ZL116铝合金损伤件进行机加工至尺寸和表面粗糙度满足工艺要求。本发明通过提供一种激光熔覆修复ZL116铝合金的方法，结合适当的前处理和后处理，使修复后的产品强度达到基材的80％以上，远远高于传统的氩弧焊技术的修复强度，大幅提升铝合金零部件的性能，有效解决了铝合金零部件修复面临的强硬度不足的难题。

技术研发人员：刘庆伟,范朝,袁晨风,张志强,胡家齐,程宗辉
受保护的技术使用者：国营芜湖机械厂
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31