更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310713012.8(22)申请日 2023.06.15(71)申请人 西安热工研究院有限公司地址 710032 陕西省西安市碑林区兴庆路136号(72)发明人 肖俊峰刘全明高斯峰唐文书高松张炯李永君南晴马伟徐小卜(74)专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理有限公司 11250专利代理师 穆瑞丹(51)Int.Cl.B23P 6/04(2006.01)B23K 15/06(2006.01)(54)发明名称一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法(57)摘要本发明公开了一种更换叶片盖板的电子束。

2、钎焊修复方法，包括如下步骤：将新盖板放于两相对设置的叶顶壁之间，使新盖板置于相对设置的两肩壁凸台上和两所述肩壁凸台之间的气流隔板上，且所述新盖板上的容纳槽与叶片上的所述气流隔板对应；在容纳槽内置入第一粘带钎料，并在第一粘带钎料外覆盖第一非晶薄带钎料；在新盖板与肩壁凸台连接转角处布置第二粘带钎料，并在第二粘带钎料外覆盖第二非晶薄带钎料；加热熔化第一粘带钎料和第一非晶薄带钎料将新盖板与气流隔板焊接在一起，加热熔化第二粘带钎料和第二非晶薄带钎料将新盖板与肩壁凸台焊接在一起。钎料用量可较精准控制，钎料不易飞溅，对待焊件表面的焊前处理的要求不高。权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 11649387。

3、1 A2023.07.28CN 116493871 A1.一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将新盖板放于两相对设置的叶顶壁之间，使所述新盖板置于相对设置的两肩壁凸台上和两所述肩壁凸台之间的气流隔板上，且使所述新盖板上的容纳槽与所述气流隔板对应；S2、在所述容纳槽内置入第一粘带钎料，并在所述第一粘带钎料外覆盖第一非晶薄带钎料；S3、在所述新盖板与所述肩壁凸台连接转角处布置第二粘带钎料，并在所述第二粘带钎料外覆盖第二非晶薄带钎料；S4、用真空电子束加热熔化所述第一粘带钎料和所述第一非晶薄带钎料将所述新盖板与所述气流隔板焊接在一起、加热熔化所述第二粘带钎料和所述第。

4、二非晶薄带钎料将所述新盖板与所述肩壁凸台焊接在一起。2.根据权利要求1所述的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，在所述的S4步骤中，加热所述第一粘带钎料和所述第一非晶薄带钎料时，和/或，加热所述第二粘带钎料和所述第二非晶薄带钎料时，先用第一电子束扫描加热完成一次熔化焊接形成焊缝，再用第二电子束进行重复路径的二次补充缓冷加热，且第一电子束的功率大于第二电子束的功率。3.根据权利要求1所述的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，在所述的S4步骤中，先将所述新盖板与所述气流隔板焊接在一起，再将所述新盖板与所述肩壁凸台焊接在一起。4.根据权利要求1所述的一种更换叶片盖板的电子。

5、束钎焊修复方法，其特征在于，在所述的S4步骤前，还包括将所述新盖板与所述肩壁凸台点焊固定、以及将所述新盖板与所述气流隔板点焊固定。5.根据权利要求14中任一项所述的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，在所述的S1步骤前，还包括如下步骤：S12、划出气流隔板的中心线，并使所述气流隔板的中心线延伸至所述肩壁凸台上，形成主标记线；S13、将新盖板预装配至叶片上的相应位置，并在所述新盖板上形成次标记线，并使所述次标记线的两端与所述主标记线相连，且使所述次标记线与所述主标记线的水平投影位于同一直线上；S14、取下所述新盖板，并在所述新盖板上的次标记线位置开设所述容纳槽。6.根据权利要求5所。

6、述的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，所述容纳槽未穿透所述新盖板。7.根据权利要求5所述的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，在所述的S12步骤前还包括如下步骤：S11、清洗所述新盖板。8.根据权利要求5所述的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，在所述S12的步骤中，所述气流隔板的中心线还延伸至所述叶顶壁上。9.根据权利要求14中任一项所述的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，在所述的S1步骤前，还包括如下步骤：权利要求书1/2 页2CN 116493871 A2S10、去除叶片上原盖板的焊接痕迹，并在所述肩壁凸台和所述气流隔板上形成待。

7、焊面。10.根据权利要求9所述的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其特征在于，在所述的S10步骤中，采用机械打磨、砂纸修磨、喷砂处理或丙酮超声波清洗去除所述焊接痕迹。权利要求书2/2 页3CN 116493871 A3一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法技术领域0001本发明涉及钎焊修复技术领域，具体涉及一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法。背景技术0002随着航空发动机或燃气轮机规模扩大、叶片服役强度更高、损坏数量明显增多，叶片修复再利用对于降低发动机或燃气轮机运维成本尤为重要。叶片服役过程中，叶顶盖板焊缝处易发生开裂及盖板烧损等严重服役缺陷，须更换新盖板并重新焊接。叶片焊接修复技术主要。

8、包括熔化焊、粉末冶金、钎焊扩散焊修复技术。其中，熔化焊技术主要用于修复焊接性好的钴基、镍基高温合金叶片，但焊接残余应力严重制约修复后的叶片的服役效果；粉末冶金修复技术主要针对大间隙裂纹；钎焊扩散焊技术具备避免产生结晶裂纹、整体加热无大变形和残余应力、可同时修复多条裂纹等独特优势，对于叶片修复处理更具灵活和经济实用性。0003但是，常规真空钎焊技术中，待钎焊件表面处理要求高、钎料用量控制精度低、钎料乱流铺现象等问题较为突出，致使叶片盖板焊接缺陷增多。0004鉴于常规的真空钎焊技术的不足，有必要设计一种新的更换叶片盖板的修复方法。发明内容0005因此，本发明要解决的技术问题在于常规真空钎焊技术中，。

9、待钎焊件表面处理要求高、钎料用量控制精度低、钎料乱流铺现象等问题较为突出，致使叶片盖板焊接缺陷增多，从而提供一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法。0006为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：0007一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，包括如下步骤：0008S1、将所述新盖板放于两相对设置的叶顶壁之间，使所述新盖板置于相对设置的两肩壁凸台上和两所述肩壁凸台之间的气流隔板上，且使所述新盖板上的容纳槽与所述气流隔板对应；0009S2、在所述容纳槽内置入第一粘带钎料，并在所述第一粘带钎料外覆盖第一非晶薄带钎料；0010S3、在所述新盖板与所述肩壁凸台连接转角处布置第二粘带钎料，并在所述第二粘带。

10、钎料外覆盖第二非晶薄带钎料；0011S4、用真空电子束加热熔化所述第一粘带钎料和第一非晶薄带钎料将所述新盖板与所述气流隔板焊接在一起，用真空电子束加热熔化所述所述第二粘带钎料和所述第二非晶薄带钎料将所述新盖板与所述肩壁凸台焊接在一起。0012进一步地，在所述的S4步骤中，加热所述第一粘带钎料和所述第一非晶薄带钎料时，和/或，加热所述第二粘带钎料和所述第二非晶薄带钎料时，先用第一电子束扫描加热说明书1/6 页4CN 116493871 A4完成一次熔化焊接形成焊缝，再用第二电子束进行重复路径的二次补充缓冷加热，且第一电子束的功率大于第二电子束的功率。0013进一步地，在所述的S4步骤中，先将所述。

11、新盖板与所述气流隔板焊接在一起，再将所述新盖板与所述肩壁凸台焊接在一起。0014进一步地，在所述的S4步骤前，还包括将所述新盖板与所述肩壁凸台点焊固定、以及将所述新盖板与所述气流隔板点焊固定。0015进一步地，在所述的S1步骤前，还包括如下步骤：0016S12、划出气流隔板的中心线，并使所述气流隔板的中心线延伸至所述肩壁凸台上，形成主标记线；0017S13、将新盖板预装配至叶片上的相应位置，并在所述新盖板上形成次标记线，并使所述次标记线的两端与所述主标记线相连，且使所述次标记线与所述主标记线的水平投影位于同一直线上；0018S14、取下所述新盖板，并在所述新盖板上的次标记线位置开设所述容纳槽。。

12、0019进一步地，在所述的S1步骤中，所述容纳槽未穿透所述新盖板。0020进一步地，在所述的S12步骤前还包括如下步骤：0021S11、清洗所述新盖板。0022进一步地，在所述S12的步骤中，所述气流隔板的中心线还延伸至所述叶顶壁上。0023进一步地，在所述的S1步骤前，还包括如下步骤：0024S10、去除叶片上原盖板的焊接痕迹，并在所述肩壁凸台和所述气流隔板上形成待焊面。0025进一步地，在所述的S10步骤中，采用机械打磨、砂纸修磨、喷砂处理或丙酮超声波清洗去除所述焊接痕迹。0026本发明技术方案，具有如下优点：00271.本发明提供的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，新盖板上容纳槽与气。

13、流隔板对应，并且，在容纳槽内置入第一粘带钎料，在第一粘带钎料外覆盖第一非晶薄带钎料，以及在新盖板与肩壁凸台连接转角位置设置第二粘带钎料，在第二粘带钎料外覆盖第二非晶薄带钎料，由于粘带钎料及非晶薄带钎料的柔韧性均良好，可根据钎焊接头的间隙选用合适尺寸的粘带钎料及非晶薄带钎料去布设，因此可减少钎料浪费及钎焊过程乱流铺问题，另外，由于在粘带钎料外覆盖有非晶薄带钎料，可减少钎焊过程中粘带钎料上的粉末钎料的飞溅，再者，由于采用真空电子束加热，热量集中，可对钎料进行快速熔化并就近焊接，相比普通真空钎焊需要对钎料进行缓慢加热、并借助毛细作用使钎料流展到待焊接区域而言，采用真空电子束钎焊技术对待钎焊件表面焊前。

14、处理的要求不高，可降低待焊件表面焊前处理的难度，因此，在面临焊前处理的操作空间受限的情况下，也能较容易地实现焊前处理要求。00282.本发明提供的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，容纳槽未穿透新盖板，使容纳槽既作为焊接坡口又能容纳足量钎料，保证新盖板和气流隔板之间的焊接质量。00293.本发明提供的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，在加热焊接前先将新盖板与肩壁凸台点焊固定、以及先将新盖板与气流隔板点焊固定，可避免焊接过程中新盖板发生偏移，还可以降低新盖板发生变形的风险。说明书2/6 页5CN 116493871 A500304.本发明提供的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，采用真空。

15、电子束加热，且加热第一粘带钎料和第一非晶薄带钎料时，和/或，加热第二粘带钎料和第二非晶薄带钎料时，先用第一电子束扫描加热完成一次熔化焊接形成焊缝，再用第二电子束进行重复路径的二次补充缓冷加热，且第一电子束的功率大于第二电子束的功率，以促使焊缝热应力充分释放，避免焊接裂纹出现。00315.本发明提供的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，还包括如下步骤：划出气流隔板的中心线，并使气流隔板的中心线延伸至肩壁凸台上，形成主标记线；将新盖板预装配至叶片上的相应位置，并在新盖板上划出次标记线，并使次标记线的两端与主标记线相连，且使次标记线与主标记线的水平投影位于同一直线上；取下新盖板，并在新盖板上的次标。

16、记线位置开设容纳槽，这样一来，通过主标记线和次标记线的对齐，就可使新盖板的容纳槽与气流隔板的中心线对应，进而可提高新盖板与气流隔板的焊接平衡性和牢固度。附图说明0032为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0033图1为本发明中新盖板与叶顶壁、肩壁凸台的配合示意图；0034图2为本发明中新盖板与叶顶壁、肩壁凸台、气流隔板的配合示意图；0035图3为本发明的一种更换叶片盖。

17、板的电子束钎焊修复方法的流程示意图。0036附图标记说明：00371、新盖板；2、叶顶壁；3、肩壁凸台；4、气流隔板；5、第一粘带钎料；6、第一非晶薄带钎料；7、第二粘带钎料；8、第二非晶薄带钎料；9、标记线。具体实施方式0038下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0039在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关。

18、系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。0040在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具。

19、体含义。0041此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构说明书3/6 页6CN 116493871 A6成冲突就可以相互结合。0042实施例0043如图1至图3所示，本实施例提供一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，其采用真空电子束钎焊法，即采用能量密度高、易于控制的电子束作为能量源，进行特定路径局部加热熔化钎料实现新盖板与叶片对应部位的焊接，包括如下步骤：0044S1、装配新盖板1，使开容纳槽后的新盖板1置于两相对设置的叶顶壁3之间，且使新盖板1置于相对设置的两肩壁凸台3上和两肩壁凸台3之间的气流隔板4上，并使容纳槽与叶片上的气流隔板4对应，优选地，容纳槽与气流。

20、隔板4的中心线对齐，这样一来，气流隔板4的中心线两侧与盖板1的焊接面积会更平衡，焊接更牢固。0045S2、在容纳槽内置入第一粘带钎料5，并在第一粘带钎料5外覆盖第一非晶薄带钎料6，在本实施例中，由于第一粘带钎料5及第一非晶薄带钎料6的柔韧性均良好，可根据钎焊接头的间隙(在此处，钎焊接头的间隙为容纳槽)选用合适尺寸的第一粘带钎料5及第一非晶薄带钎料6去布设，也即可根据钎焊接头的间隙对钎料的用量进行较精准的控制，因此可减少钎料浪费及钎焊过程乱流铺现象，另外，由于在第一粘带钎料5外覆盖有第一非晶薄带钎料6，可减少钎焊过程中第一粘带钎料5上的粉末钎料的飞溅。0046S3、在新盖板1与肩壁凸台3连接转角。

21、处布置第二粘带钎料7，并在第二粘带钎料7外覆盖第二非晶薄带钎料8。在本实施例中，由于第二粘带钎料7及第二非晶薄带钎料8的柔韧性均良好，可根据钎焊接头的间隙(在此处，钎焊接头的间隙为肩壁凸台3与新盖板1形成的转角处在厚度方向的差值位置)选用合适尺寸的第二粘带钎料7及第二非晶薄带钎料8去布设，也即可根据钎焊接头的间隙对钎料的用量进行较精准的控制，因此可减少钎料浪费及钎焊过程乱流铺现象，另外，由于在第二粘带钎料7外覆盖有第二非晶薄带钎料8，可减少钎焊过程中第二粘带钎料7上的粉末钎料的飞溅。0047S4、采用真空电子束加热熔化第一粘带钎料5和第一非晶薄带钎料6将新盖板1与气流隔板4焊接在一起、以及采用。

22、真空电子束加热熔化第二粘带钎料7和第二非晶薄带钎料8将新盖板1与肩壁凸台3焊接在一起。在本实施例中，先进行新盖板1上的容纳槽与气流隔板4的焊接，再进行新盖板1与肩壁凸台3的焊接，并且，始终坚持先长后短原则进行焊接，这样一来，可以降低新盖板1发生变形或发生翘曲的风险，提高焊接质量。具体地，在加热第一粘带钎料5和第一非晶薄带钎料6时，先采用功率较大的第一电子束加热完成一次熔化焊接形成焊缝后，再采用功率较小的第二电子束进行重复路径的二次补充缓冷加热，以促使焊缝热应力充分释放，避免新盖板1和气流隔板4之间出现焊接裂纹，并且，利用高能的第一电子束既能实现第一粘带钎料5和第一薄晶钎料6的熔化，又能击穿容纳。

23、槽的槽底。同样地，在加热第二粘带钎料7和第二非晶薄带钎料8时，先采用功率较大的第一电子束加热完成一次熔化焊接形成焊缝后，再采用功率较小的第二电子束进行重复路径的二次补充缓冷加热，以促使焊缝热应力充分释放，避免新盖板1和肩壁凸台3之间出现焊接裂纹。在本实施例中，第一电子束的功率为80kW100kW，第二电子束的功率为40kW60kW，当然，具体的功率数值可以根据实际需要进行调整，在此不做具体限定。0048S5、焊接质量评估。焊接质量评估包括焊点外观质量的评估和焊点内部质量评估。焊点外观质量的评估主要评估焊点润湿性能、焊点表面状况、基体金属状况、钎料在焊点附近的状况等。说明书4/6 页7CN 11。

24、6493871 A70049S6、缺欠补焊。若焊点表面存在缺欠时，需进行补钎处理，补焊后需重新进行焊接质量评估，补焊不超过两次。0050另外，在本实施例中，在S1步骤前，还包括如下步骤：0051S10、采用机械打磨、砂纸修磨、喷砂处理或丙酮超声波清洗等方式去除叶片上原盖板的焊接痕迹，并在肩壁凸台3和气流隔板4上形成待焊接面。0052S11、清洗新盖板1；0053S12、划出气流隔板4的中心线，并使气流隔板的中心线延伸至肩壁凸台3上和叶顶壁2上，形成主标记线；0054S13、将新盖板1预装配至叶片上的相应位置，并在新盖板1上划出次标记线，并使次标记线的两端与主标记线相连，且使次标记线与主标记线的。

25、水平投影位于同一直线上；主标记线和次标记线连在一起形成为标记线9；0055S14、取下新盖板1，并在新盖板1上的次标记线位置开设前述的容纳槽，具体地，采用线切割的方式切割出宽度为0.8mm1.2mm，深度为0.6mm1.0mm的容纳槽。容纳槽未穿透新盖板1的底部，以方便在容纳槽内设置第一粘带钎料5。容纳槽既可以作为钎料的填充槽，又作为真空电子束焊接坡口，保证新盖板1和气流隔板4之间的焊接质量。0056主标记线和次标记线划出后，在加工完容纳槽后，就可以通过主标记线和次标记线的对齐，使新盖板1上的容纳槽与气流隔板4的中心线对应，进而提高新盖板1与气流隔板4的焊接平衡性和牢固度。0057另外，在S4。

26、步骤前，还包括如下步骤：将新盖板1与肩壁凸台3点焊固定、以及将新盖板1与气流隔板4点焊固定。先确定新盖板1上与肩壁凸台3搭接位置上易变形或易翘曲处、以及新盖板1上与气流隔板4搭接位置上易变形或易翘曲处，再采用高储能点焊接机在这些易变形或易翘曲处多设置几个点焊节点，以保证焊接过程新盖板1不发生偏移和变形。0058在本实施例中，之所以选用非晶薄带钎料来卷制钎料卷，是因为非晶薄带钎料相比常规的脆性粉末、丝、片、膏、棒状钎料优势更明显，焊接质量更高。具体地，非晶薄带钎料与常规的脆性粉末、丝、片、棒状等传统钎料相比，其优势如下：00591)焊缝组织、成分均匀，钎料从液态快速冷却后形成固态钎料，固态钎料的。

27、成分保持液态钎料的均匀性，无晶粒、共晶相析出，熔化较均匀；00602)钎料纯净，接头质量高，钎料制备无需锻、轧、拉、拔等过程，钎料杂质含量少，纯度高；00613)钎料柔韧性好，使用方便，可很好地容置于较小的间隙中，减少钎料的浪费，并且成分调整性强，可方便地调整母合金成分，以获得不同成分的非晶钎料；00624)钎料浸润性、流动性好，钎料在加热过程中近乎是同时、均一的熔化、铺展；00635)薄带钎料的厚度更薄，可适应更小尺寸的焊缝；00646)钎焊接头耐热温度不降低，钎接反应层在较低温度不会重熔。0065本实施例中选用的粘带钎料的优势在于：对于铜基、镍基等高温合金钎料，其内部含有Si、B等元素，使。

28、高温合金钎料脆性很大，难以轧制成丝材或者带材，一般以粉状或膏状供应，因而严重制约了钎料使用范围。而粘带钎料是一种柔韧并具有一定黏性的带状钎料，具有使用操作简单、钎焊面积可控等优点，只要选取合适粘接剂即可将高温合金钎料粉末制备成粘带钎料，克服高温合金钎料脆性很大、难以轧制成丝材或者带材所带来的使用范说明书5/6 页8CN 116493871 A8围较窄的问题。0066另外，本实施例提供的一种更换叶片盖板的电子束钎焊修复方法，还具有如下优点：00671)相比传统的真空钎焊而言，本实施例中，焊接设备的尺寸较小，可提高使用便捷性，并且，焊接修复的时间较短，焊接修复时也无须对叶片整体加热，因此，可降低对。

29、非焊接区域的叶片质量的影响，由于只需在特定区域加热，实现局部修复，因此，能量消耗较低；00682)叶片的肩壁凸台3与新盖板1之间的焊前处理操作空间受限，如采用常规真空钎焊，因其对部件焊前清理要求高，导致清理难度大，而采用真空电子束加热，由于热量集中，可对钎料进行快速熔化并就近焊接，相比普通真空钎焊需要对钎料进行缓慢加热、并借助毛细作用使钎料流展到待焊接区域而言，采用真空电子束钎焊技术对待钎焊件表面焊前处理的要求不高，可降低待焊件表面焊前处理的难度，因此，在面临焊前处理的操作空间受限的情况下，也能较容易地实现焊前处理要求；00693)高温停留时间短进而可大大减少钎料对母材的熔蚀，并且，输入能量精度可控，对能量输入路径可任意编辑的优点。0070显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。说明书6/6 页9CN 116493871 A9图1图2说明书附图1/2 页10CN 116493871 A10图3说明书附图2/2 页11CN 116493871 A11。