航空钛合金件的激光修复技术_佟永军.pdfVIP

维 修 MAINTENANCE 航空钛合金件的激光修复技术 Laser Repair Technologies of Ti-alloy Components of Aeronautical ■ 佟永军/沈阳黎明发动机集团公司 　　钛合金件在航空领域中的应用越来越广泛，本文介绍了航空钛合 焊接加真空热处理工艺制成发动机结构零 金件的制造和修理新技术，重点介绍钛合金件裂纹的激光焊接、激光 部件。由于氩弧焊接接头因焊高、缝宽不 熔覆修复技术。 同，易在焊趾处引起不同程度的应力集中， 从而影响零件的使用寿命；焊缝中有极不 于钛合金具有比强度高，耐腐蚀 材料同厚度的衬板铆接以恢复原有的刚 均匀的晶粒组织、较宽的热影响区和难以 由 等优异性能，因此在航空领域的 度、强度。挖补工艺为：挖去裂纹周围 避免的气孔缺陷（如图2所示），使焊缝 应用越来越广泛。我国从 20 世纪 60 年 材料，用垫板充填挖去部分，用衬板连 及热影响区与基材有较大的塑性、静态和 代开始生产钛合金板材，早期通常用钛 接垫板与原结构（如图 1 所示）。可以 动态力学性能差异，降低了零件承受力、 合金板材冲压加工成薄壁型零件应用于 看出，传统的钛合金铆接工艺存在铆钉 热双重疲劳载荷的能力。 飞机结构，并沿用铝合金结构的主要连 孔削弱结构强度、铆接工艺条件要求高 接方法——铆接，制成飞机结构中温度 的缺点。常温下修复铆接时制孔、制窝 航空钛合金件制造新技术 相对较高部位如蒙皮、隔框等构件。钛 困难，常温下外场铆接更困难。 随着科学技术的发展，出现了航空 合金也通常经过焊接（钨极氩弧焊）与 钛合金冲压板材通常采用气体保护 钛合金加工新技术。这些技术不仅使钛 机加工制成航空发动机的机匣、延伸管、 收放或转向式喷口等部位的零件，可在 较高温度下（350℃）长期工作。 飞机、发动机的钛合金构件除了在 工作状态下承受载荷外，还因发动机的 起动—停车循环形成热疲劳载荷，在交 变应力和热疲劳双重载荷作用下，产生 不同程度的裂纹，严重影响了飞机、发 动机的使用寿命，甚至危及飞行安全。 止裂孔 铆钉 衬板 （a）基材和热影响区 因此，需要研究航空钛合金结构的损伤 （a）贴补 修复方式，发挥其性能优势，并得以更 广泛地使用。 航空钛合金件的传统工艺 钛合金件的传统工艺一般采用铆接 和传统焊接。钛合金铆钉在常温下难以 直接变形形成镦头，需要通过加热使钛 合金铆钉进入其超塑性温度区变形、镦 （b）焊缝疲劳断口的气孔缺陷疲劳源 粗，在使用过程中易产生裂纹。通常采 垫板 铆钉 衬板 用的修复工艺有贴补法和挖补法。贴补 （b）挖补 图 2 基材和热影响区组织（×50）和 修复工艺为：先打止裂孔，用与零件同 图1 钛合金的铆接修理 焊缝疲劳断口的气孔缺陷疲劳源 航空维修与工程 52 2009/3 AVIATION MAINTENANCE ENGINEERING 合金在航空领域的应用越来越广，也使 钛合金件的修复技术得以飞跃。 (1) 航空钛合金件超塑成形 / 扩散 连接技术（SPF/DB）。作为一种高性 能整体结构低成本先进制造技术，钛合 金超塑成形工艺逐渐