一种基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法及装置与流程

本发明涉及激光修复，具体涉及一种基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法及装置。

背景技术：

1、现有的发动机高压压气机盘，采用盘片分离的方式，损伤的叶片采用单独更换的方式取代叶片修复。高压压气机整体叶盘目前采用的修复方案包括高能束(激光、电子束和等离子束)熔焊、高能束增材和线性摩擦焊等技术。但上述针对缘边的修复方法只能用于较厚的叶片，较薄叶片的边缘尚不存在有效办法进行直接修复，必须通过增厚的方法保障边缘基材的无熔塌。

2、目前激光选区熔化技术的送粉方式普遍采用刮刀预铺粉方式铺满整个打印幅面。采用原位粉末舱+刮刀预铺粉修复整体叶盘叶片，需要在叶片周围增加粉舱工装，粉舱底部需要开与叶片随形的孔将叶片放入粉舱，叶片放在粉舱工装内与粉舱上下移动，每次移动为每层铺粉的厚度，盖工装难度大。铺粉需要增加上落粉舱和水平移动刮刀，移动刮刀的机械装置复杂。在整体叶盘修复叶片两侧空间有限，难以增加粉舱、落粉舱和水平移动刮刀等复杂机械装置。采用将整体叶盘全部放进大型粉末床粉缸，通过复杂的定位工装将叶片修复平面与粉床平面保持一致，粉末铺满整个打印幅面的修复方式需要预埋零件，将导致大量粉末浪费，成本高，定位工装复杂，定位工装需要复杂的防护才能同步埋入粉缸，修复效率低。采用振镜扫描+同步气载送粉的方式难以实现高速扫描下的粉光有效耦合，沉积效率低。基于定向能量沉积技术配合同/旁轴送粉可以实现更高自由度的叶片修复，但不具备激光选区熔化技术的高精度、低表面粗糙度成形的特点。

3、因此，发明人提供了一种基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法及装置。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明实施例提供了一种基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法及装置，解决了叶片薄壁结构修补过程因大热量输入导致的基材熔塌、形变和修补区的外形精度低的技术问题。

3、(2)技术方案

4、本发明的第一方面提供了一种基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，包括以下步骤：

5、采用筛粉方式将粉末均匀铺设在叶片缘边的薄片区域以形成设定厚度的铺粉层；

6、利用振镜扫描激光对铺粉后的所述薄片区域进行熔化；

7、交替重复上述铺粉、熔化过程以实现所述叶片缘边的修复。

8、进一步地，每打印预设层数的固定高度后，通过压实方式将所述薄片区域刮平。

9、进一步地，所述预设层数为10～30个切片层。

10、进一步地，激光扫描的路径规划采用所述薄片区域的三维数模生成。

11、进一步地，所述激光扫描的路径规划采用所述薄片区域的三维数模生成，具体为：

12、采用叶片数模反求的方法或原始数模，截取出待修复区，以所述待修复区的地面为扫描基础面。

13、进一步地，所述设定厚度为30～100μm。

14、进一步地，扫描线间距30～100μm。

15、进一步地，所述筛粉方式为超声振动筛粉。

16、进一步地，所述粉末的粒径为10～60μm。

17、本发明的第二方面提供了一种基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复装置，包括振镜及激光系统、筛粉缸及成型缸，所述筛粉缸内装有待填充粉末且其底部设有筛网，所述成型缸内安装叶片基体，所述振镜及激光系统用于熔化通过所述筛粉缸筛粉出且铺设在所述叶片基体的叶片待修复区的所述待填充粉末。

18、(3)有益效果

19、综上，本发明通过筛粉预铺粉的方式进行叶片缘边薄片位置的修复，通过振镜扫描的方式利用百瓦级小能量百微米级小光斑，有效解决常规千万级大功率毫米级大光斑激光直接熔化沉积叶片薄壁结构修补过程的大热量输入导致的基材熔塌、形变和修补区的外形精度问题；同时可以实现薄壁结构的高精度修复，降低修复成本，提高修复效率。

技术特征：

1.一种基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，每打印预设层数的固定高度后，通过压实方式将所述薄片区域刮平。

3.根据权利要求2所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，所述预设层数为10～30个切片层。

4.根据权利要求1所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，激光扫描的路径规划采用所述薄片区域的三维数模生成。

5.根据权利要求1所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，所述激光扫描的路径规划采用所述薄片区域的三维数模生成，具体为：

6.根据权利要求5所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，所述设定厚度为30～100μm。

7.根据权利要求5所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，扫描线间距30～100μm。

8.根据权利要求1所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，所述筛粉方式为超声振动筛粉。

9.根据权利要求1所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法，其特征在于，所述粉末的粒径为10～60μm。

10.一种应用于如权利要求1-9中任一项所述的基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法的装置，其特征在于，包括振镜及激光系统(1)、筛粉缸(2)及成型缸(3)，所述筛粉缸(2)内装有待填充粉末(6)且其底部设有筛网，所述成型缸(3)内安装叶片基体(7)，所述振镜及激光系统(1)用于熔化通过所述筛粉缸(2)筛粉出且铺设在所述叶片基体(7)的叶片待修复区(8)的所述待填充粉末(6)。

技术总结本发明涉及激光修复技术领域，具体涉及一种基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法及装置，其包括步骤：采用筛粉方式将粉末均匀铺设在叶片缘边的薄片区域以形成设定厚度的铺粉层；利用振镜扫描激光对铺粉后的薄片区域进行熔化；交替重复上述铺粉、熔化过程以实现叶片缘边的修复。该基于筛粉式激光选区熔化的叶片缘边修复方法及装置的目的是解决叶片薄壁结构修补过程因大热量输入导致的基材熔塌、形变和修补区的外形精度低的问题。技术研发人员：刘琦,周志鹏,陈金瀚,李祥硕,吴凡,谢印开受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/17