軸類旋轉(zhuǎn)葉片的激光熔覆修復(fù)是一項系統(tǒng)性工程，需嚴格遵循 “前期評估 - 預(yù)處理 - 熔覆加工 - 后處理 - 質(zhì)量檢測”的全流程控制，確保修復(fù)質(zhì)量穩(wěn)定可靠。以下為具體工藝流程：
1、修復(fù)前評估與方案制定
在啟動修復(fù)前，需對失效的軸類旋轉(zhuǎn)葉片進行全面評估，明確修復(fù)目標與技術(shù)參數(shù)，這是確保修復(fù)成功的前提：
(1)、失效分析
通過外觀檢查(用肉眼或放大鏡觀察表面是否有明顯磨損、裂紋、剝落、腐蝕痕跡)、無損檢測(如滲透檢測 PT 排查表面微小裂紋、磁粉檢測 MT 檢測鐵磁性材料近表面缺陷、超聲波檢測 UT 判斷內(nèi)部氣孔或夾雜)，精準確定失效形式。
(2)、可行性判斷
根據(jù)失效程度與基體狀態(tài)判斷葉片是否具備修復(fù)價值，修復(fù)后的使用需求，需嚴格評估修復(fù)層的疲勞性能是否達標，避免修復(fù)后短期內(nèi)再次失效。
(3)、方案制定
明確修復(fù)目標，確定核心技術(shù)參數(shù);熔覆材料選擇，根據(jù)基體材質(zhì)與工況匹配;激光功率、光斑直徑、送粉量等激光參數(shù);輔助工藝規(guī)劃，判斷是否需要預(yù)熱、后熱，確定保護氣體類型與流量。
2、預(yù)處理：掃清修復(fù)障礙，確保基體潔凈
預(yù)處理的核心目標是去除基體表面雜質(zhì)與缺陷，為熔覆層與基體的良好結(jié)合創(chuàng)造條件，主要包括以下步驟：
(1)、表面清理
油污清理：針對軸類葉片表面的切削油、潤滑油或油污，采用超聲波清洗，確保表面無油漬殘留 —— 油污在熔覆過程中會受熱揮發(fā)，導(dǎo)致熔覆層產(chǎn)生氣孔;
氧化皮與腐蝕產(chǎn)物清理：對于長期使用形成的厚氧化皮，先采用噴砂處理，再用角磨機，可采用酸洗，再烘干處理;
干燥處理：清理后的部件需徹底干燥，避免熔覆時水分蒸發(fā)產(chǎn)生氣泡 —— 除烘干外，也可采用壓縮空氣吹掃表面，尤其注意葉片根部、軸頸溝槽等易積水部位。
(2)、缺陷處理
裂紋處理：根據(jù)無損檢測標記的裂紋位置，用角磨機沿裂紋走向開設(shè) “V 型” 或 “U 型” 坡口;坡口加工后，再次采用滲透檢測 PT 確認裂紋已完全清除;對于細小裂紋(寬度<0.1mm)，可采用電火花加工進行裂紋擴孔，再清理坡口;
表面平整處理：針對磨損不均的軸頸或葉片表面，采用車床(軸類部件)或銑床(葉片平面)進行粗加工，將磨損表面車削至平整狀態(tài)，同時預(yù)留 0.5-1mm 的熔覆余量;加工后表面粗糙度，確保激光能量可均勻作用于基體表面，避免因表面凹凸不平導(dǎo)致局部熔覆不足。
(3)、工裝固定
軸類旋轉(zhuǎn)葉片需在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行熔覆(確保圓周方向熔覆層厚度均勻)，因此需通過專用工裝實現(xiàn)精準固定與同軸定位。
3、熔覆加工：精準控制參數(shù)，實現(xiàn)高質(zhì)量熔覆
熔覆加工是核心執(zhí)行環(huán)節(jié)，需依托數(shù)控激光熔覆設(shè)備，通過參數(shù)優(yōu)化與過程監(jiān)控，確保熔覆層質(zhì)量：
(1)、設(shè)備調(diào)試與參數(shù)優(yōu)化
設(shè)備預(yù)熱：啟動激光發(fā)生器，預(yù)熱 30-60min，待激光輸出功率穩(wěn)定;檢查送粉系統(tǒng)，加入少量熔覆粉末，測試送粉量穩(wěn)定性，確保送粉管無堵塞;檢查保護氣體系統(tǒng)，測試氬氣流量;
參數(shù)試熔：選取部件非工作區(qū)域進行試熔，試熔后，觀察熔覆層外觀(是否平整、有無氣孔、裂紋、未熔合)，用硬度計檢測熔覆層硬度，用金相顯微鏡觀察結(jié)合界面(是否為冶金結(jié)合，無明顯縫隙);根據(jù)試熔結(jié)果優(yōu)化參數(shù) —— 例如，若熔覆層出現(xiàn)氣孔，可適當降低掃描速度或增加保護氣體流量;若結(jié)合強度不足，可提高激光功率或增加預(yù)熱溫度。
(2)、正式熔覆
熔覆順序規(guī)劃：遵循 “分散熱輸入、減少應(yīng)力” 原則，軸類部件采用 “從兩端向中間” 或 “沿圓周方向螺旋推進” 的熔覆順序;葉片部件先修復(fù)葉片根部，再修復(fù)葉片工作面，最后修復(fù)葉尖;
分層熔覆控制：若熔覆厚度超過 3mm，采用分層熔覆(每層厚度 0.5-1mm)，每層熔覆后自然冷卻至室溫(或預(yù)熱溫度)再進行下一層，避免層間溫度過高導(dǎo)致應(yīng)力疊加;相鄰兩層的掃描方向錯開 90°，減少熔覆層內(nèi)部應(yīng)力集中;熔覆過程中，用紅外測溫儀實時監(jiān)測熔池溫度;
過程監(jiān)控：通過設(shè)備自帶的視覺系統(tǒng)觀察熔池狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)熔池不穩(wěn)定，立即暫停作業(yè)，檢查保護氣體流量或送粉狀態(tài)，調(diào)整參數(shù)后再繼續(xù);對于大型部件，可分段熔覆，減少整體變形。
(3)、保護措施
惰性氣體保護：采用 “同軸保護 + 側(cè)吹保護” 雙重系統(tǒng)
環(huán)境控制：若在開放車間作業(yè)，需搭建簡易保護艙;對于要求極高的航空發(fā)動機葉片，需在密閉的惰性氣體保護箱內(nèi)進行熔覆。
4、后處理：消除應(yīng)力、恢復(fù)精度，保障使用性能
熔覆加工完成后，部件表面可能存在應(yīng)力集中、尺寸偏差及表面粗糙等問題，需通過后處理優(yōu)化性能與精度，確保滿足裝配與使用要求，主要包括以下步驟：
(1)、應(yīng)力消除處理
激光熔覆的 “快速加熱 - 快速冷卻” 特性會使熔覆層與基體間產(chǎn)生熱應(yīng)力，若不及時消除，易導(dǎo)致熔覆層開裂(尤其高硬度、高脆性熔覆材料)或使用過程中性能衰減。
(2)、尺寸修復(fù)與精度調(diào)整
熔覆層表面存在一定不平整度，且厚度可能存在微小偏差，需通過機械加工恢復(fù)設(shè)計尺寸與精度：
(3)、表面清理與外觀修整
雜質(zhì)清理：用壓縮空氣吹掃加工產(chǎn)生的鐵屑、粉塵，再用酒精擦拭表面，去除油污與殘留碎屑;對于葉片根部、軸頸溝槽等死角，用高壓水槍沖洗，或用軟毛刷清理，避免雜質(zhì)殘留影響裝配;
邊角修整：用手持砂輪機或銼刀對部件邊緣、坡口過渡處進行倒角處理，避免尖銳棱角導(dǎo)致應(yīng)力集中或劃傷操作人員;修整后用手觸摸確認無毛刺、無凹凸感，外觀平整光滑。
