[发明专利]筒壁上具有大开口的薄壁筒体钛合金铸件的缺陷修复方法

说明书

本发明公开了筒壁上具有大开口的薄壁筒体钛合金铸件的缺陷修复方法，涉及金属材料焊接技术领域，所述大开口的截面呈矩形，矩形的长度方向与钛合金铸件的长度方向一致，包括以下步骤：先确定铸造缺陷的位置，清理铸造缺陷及周边氧化层，再在钛合金铸件上进行加强筋组件固定；然后对铸造缺陷位置进行预热，之后采用熔化焊法进行补焊，补焊完成后对补焊质量进行检查；检查合格后，将钛合金铸件置于热处理炉中进行真空热处理，热处理温度为650~800℃；最后将加强筋组件从钛合金铸件上割除。本发明的修复方法可以有效的修复钛合金铸件在铸造过程中产生的铸造缺陷，通过有效控制焊接变形和焊接缺陷的产生，从而保证修复质量，避免焊接变形。

技术领域

本发明涉及金属材料焊接技术领域，主要是钛合金铸件的铸造缺陷修复领域，尤其是涉及筒壁上具有大开口的薄壁筒体钛合金铸件的缺陷修复方法。

背景技术

目前，航空航天、海洋船舶等领域大量采用高温高强的钛合金制作大开口薄壁零部件以实现结构的减重。但是这些耐高温、高强铸造钛合金制备大型薄壁复杂构件的铸造成型过程中，由于使用的铸造合金中往往含有C、Si、W、稀土等元素，会导致钛合金铸造流动性和充型完整性下降，铸造性能比常用的铸造钛合金明显降低，铸件的变形倾向大、易产生各种铸造缺陷，需要补焊予以消除。但是这些高温高强钛合金成分复杂、强度高、塑韧性较低，大开口和内部加强结构使得铸件补焊后有结构应力，容易引起焊接附加裂纹，而且焊接变形也难以控制，因此造成产品的成品率较低，影响了产品的研制生产进度。

现有的薄壁结构钛合金铸件一般采用氩弧焊或激光焊进行补焊，当采用氩弧焊补焊时，由于氩弧焊功率密度低，补焊时焊接热输入大，直接补焊常常会造成结构焊接变形和焊接裂纹等缺陷的产生。当采用激光焊补焊钛合金薄壁结构时，由于薄壁结构铸造缺陷位置不确定，存在激光头与零件结构干涉，缺乏灵活度。

因此，需要找到一种适合钛合金薄壁零部件的缺陷修复方法，解决这一技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供筒壁上具有大开口的薄壁筒体钛合金铸件的缺陷修复方法，解决了薄壁大开口钛合金铸件缺陷修复过程中的焊接质量和焊接变形问题，有效的消除了补焊后的附加裂纹倾向，使修复后的钛合金铸件可以满足使用和寿命要求。

本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：筒壁上具有大开口的薄壁筒体钛合金铸件的缺陷修复方法，所述的大开口的截面呈矩形，矩形的长度方向与钛合金铸件的长度方向一致，所述修复方法包括以下步骤：

S1、确定铸造缺陷的位置，清理铸造缺陷及周边氧化层

S101、先用着色渗透检测表面缺陷，再通过X射线检测钛合金铸件内部铸造缺陷，确认铸造缺陷的位置和尺寸，进行有效的标识；

S102、采用机械加工方法清理铸造缺陷；

S103、去除铸件上铸造缺陷周边的氧化层；

S2、对钛合金铸件采用加强筋组件进行固定

所述加强筋组件包括多个支撑件和多个连接条，多个呈倒三角形的支撑件沿钛合金铸件的长度方向间隔焊接在钛合金铸件内部，支撑件的两个底角分别焊接在临近大开口沿长度方向两侧边的筒壁上，支撑件的顶角焊接在钛合金铸件中大开口下方的内壁上，所述连接条连接在相邻支撑件上呈对角的底角之间；

S3、对铸造缺陷位置进行预热

利用预热装置对钛合金铸件的铸造缺陷位置进行预热处理，预热温度为200～500℃；

S4、采用熔化焊法进行补焊

补焊时采用与钛合金铸件配套的钛合金焊丝，焊接电流为40～100A，焊接电压为6～12V；每道焊接完成后，采用高频超声冲击以消除应力，超声频率为40～60KHz，最大输出振幅为10～30μm，冲击处理速度为100～200mm/min；