本發(fā)明提出的一種基于往復(fù)振動送絲的k4002鎳基高溫合金mpaw平板堆焊工藝。屬于增材制造，適用于航空發(fā)動機葉片修復(fù)過程。

背景技術(shù)：

1、在航空發(fā)動機中，渦輪轉(zhuǎn)子葉片長期處于高溫燃氣，腐蝕及各種應(yīng)力之下，易在服役過程中產(chǎn)生疲勞熱裂紋，小面積表面損傷疲勞斷裂等缺陷，且制造渦輪葉片的材料大多為鑄造鎳基高溫合金，合金化程度高，精鑄率非常低，成品葉片大多含有縮松縮孔等鑄造缺陷。為了滿足發(fā)動機使用要求修復(fù)葉片所需成本僅為更換新葉片的20％，更契合現(xiàn)代制造業(yè)因為競爭日趨激烈對降低成本越來越高的要求。故實現(xiàn)高效，優(yōu)質(zhì)的發(fā)動機葉片修復(fù)已成為航空航天領(lǐng)域各大企業(yè)關(guān)注的重要環(huán)節(jié)。

2、目前主流的航空發(fā)動機葉片修復(fù)手段為焊接修復(fù)，其分為激光焊接修復(fù)，電弧焊接修復(fù)，電子束焊接修復(fù)。激光焊接修復(fù)的精度高，但其能源效率低，成本高昂；電子束焊接修復(fù)受制于高真空環(huán)境這一工藝要求，電弧焊接修復(fù)熔敷效率高，成本低，工藝自由度高，但其熱輸入較大修復(fù)質(zhì)量較差。

3、針對上述問題，微束等離子焊接技術(shù)在航空發(fā)動機修復(fù)領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。微束等離子焊是電弧焊的一種改良技術(shù)，其通過在鎢極和噴嘴或工件之間施加足夠電壓使氣體電離形成自由電弧，在噴嘴，冷氣流和磁場的壓縮作用下，形成氣體充分電離，能量密度高的等離子弧進行焊接修復(fù)，在電弧焊接的優(yōu)勢上提高能量密度降低熱輸入。但微束等離子工藝參數(shù)多且復(fù)雜，工藝參數(shù)對焊接成型的影響尚未明了，在k4002等難焊合金的修復(fù)過程易出現(xiàn)駝峰，寬窄不平等焊接缺陷，熔覆層寬高比往往較小，難以進行實際構(gòu)件修復(fù)。

4、目前，k4002等難焊合金微束等離子修復(fù)過程尚未得到較好的優(yōu)化，一定程度上也制約了mpaw在航空發(fā)動機葉片修復(fù)領(lǐng)域的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于背景技術(shù)的局限性，本發(fā)明提出了一種基于往復(fù)振動送絲的k4002鎳基高溫合金mpaw平板堆焊工藝，能夠在不改變焊接工藝的前提下，解決k4002鑄造鎳基高溫合金修復(fù)焊縫成型差的問題，獲得有效、連續(xù)且均勻的焊縫成形，具有可靠性高、靈活性好等優(yōu)點。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種基于往復(fù)振動送絲的k4002鎳基高溫合金mpaw平板堆焊工藝，采用厚度為40mm的k4002鑄造鎳基高溫合金為基板，焊絲使用hgh3113焊絲；采用mpaw電弧作為焊接熱源，焊接電流為50a，焊接電壓為16v，焊接速度為0.12m/min，焊絲直徑為1.1mm，噴嘴直徑為1.8mm，焊絲距噴嘴3mm，保護氣體為純氬氣，流量為12l/min。

4、進一步地，所述的往復(fù)振動送絲通過伊達-tigspeed?oscillation?drive?45hotwire自動送絲機實現(xiàn)，送絲振動頻率設(shè)置為16hz。以使焊絲振動從而使熔滴滴落，將動能傳遞給熔池。

5、進一步地，所采用的mpaw設(shè)備為伊達microplasma105.數(shù)字化焊機，自動焊接機為頂端hcd500-8。

6、進一步地，焊接過程中的具體焊接參數(shù)通過焊機進行直接設(shè)置，具體焊槍姿態(tài)和焊接路徑通過調(diào)節(jié)自動焊接機進行設(shè)置。

7、進一步地，加入往復(fù)振動送絲的同時適當(dāng)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)以保證焊接熱輸入及焊縫金屬填充量的穩(wěn)定。

8、進一步地，焊接完成后，對焊縫宏觀成形以及橫截面金相形貌進行制樣、拍攝。

9、本發(fā)明的有益效果為：首先，使用往復(fù)振動的形式進行送絲可以賦予焊絲一種額外的過渡動力，焊絲熔化后形成的熔滴經(jīng)往復(fù)抽動振蕩主動脫離焊絲進入熔池，焊絲抽動振蕩的動能通過熔滴傳遞到熔池之中對熔池產(chǎn)生強力的攪拌作用，均勻化熔池，改善了焊接冶金效果，使氣孔，雜質(zhì)等逸出，有助于焊縫良好成型，提高焊縫性能。其次，鎳基高溫合金采用傳統(tǒng)連續(xù)送絲易導(dǎo)致大液滴進入熔池進而導(dǎo)致焊縫不牢固和焊縫表面不對稱，振動送絲可以在熔滴尺寸較小的情況下利用前后振動的動能使較小熔滴脫離焊絲進入熔池，避免了大液滴的形成。因此，該工藝對含cr和mo多，熔融相表面張力高的鎳基高溫合金能夠有效提高焊縫成型過程穩(wěn)定性和焊縫質(zhì)量，減少焊接缺陷。

技術(shù)特征：

1.一種基于往復(fù)振動送絲的k4002鎳基高溫合金mpaw平板堆焊工藝，其特征在于：采用hgh3113焊絲作為填充金屬對k4002鎳基高溫合金平板進行單層單道堆焊；采用微束等離子弧作為焊接熱源，焊絲直徑為1.1mm，噴嘴直徑為1.8mm，鎢極內(nèi)縮2mm，焊絲距噴嘴3mm，焊接電流為50a，焊接電壓為16v，焊接速度為0.12m/min，保護氣為純氬氣，流量為12l/min，送絲角度為0°，焊槍方向與試板垂直。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于往復(fù)振動送絲的k4002鎳基高溫合金mpaw平板堆焊工藝，其特征在于：通過引入往復(fù)振動送絲，對焊絲施加機械振動促進小熔滴過渡并對熔池進行振動攪拌，改變?nèi)鄢匦螒B(tài)和行為，從而提升焊接熔敷效率，送絲速度為0.4m/min，振動頻率為16hz時，焊道熔覆性好，表面光滑，寬度均勻，無明顯焊接缺陷。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于往復(fù)振動送絲的K4002鎳基高溫合金MPAW平板堆焊工藝，適用于增材再制造領(lǐng)域。該工藝針對K4002高溫合金堆焊焊道寬高比小，易產(chǎn)生焊接缺陷，難以獲得成型良好的焊道，在保證PAW較低成本，高適用性的前提下，通過引入振動送絲，搭配合理的焊接速度及焊接電流，獲得較好的熔滴過渡效果的同時改善了焊道形貌，實現(xiàn)了難焊鎳基高溫合金平板堆焊過程，焊道連續(xù)性與均勻性良好，焊縫寬高比適中，焊趾處過渡平滑，無明顯焊接缺陷。該工藝能夠顯著提高難焊鎳基高溫合金堆焊成型效果。本發(fā)明對于促進MPAW工藝在鎳基高溫合金航空航天構(gòu)件增材修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)研發(fā)人員：魏艷紅,孔英杰,金洪西,王猛,劉璇
受保護的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)無錫研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30