1.一种搅拌摩擦焊辅助激光熔覆泵叶轮叶片的修复方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,对叶片待修复部位进行熔覆前预处理,其中待修复的部位为缺损区域;
步骤二,选用与叶片具有相似力学性能的熔覆材料,采用激光熔覆工艺对缺损区域进行修复,其中熔覆方式为沿缺损部位轮廓的长度方向单向多层扫描;其中,熔覆材料为铁基自熔合金粉末,以质量百分比计量,碳的含量为0.2‑0.8%,铬的含量为15‑20%,锰的含量为0.3‑0.7%,硅的含量在0.4‑1.0%,镍的含量小于等于5%,其余为铁,且铁基自熔合金粉末的粒度在40‑100μm;
步骤三,将带有叶片的叶轮放置于开放式热处理炉中,叶轮以定位心轴和定位盘的上端面进行定位,通过螺母和压板进行压紧,通过热处理炉将叶轮整体加热至420℃~500℃,并保温10‑30分钟后,采用搅拌摩擦焊设备对熔覆层与叶片的结合区域进行搅拌摩擦焊接,使结合区形成致密的结合层;使用至少五自由度的搅拌摩擦焊机,搅拌头由硬质合金制成,包括直径10~12mm的圆柱头和直径5~7mm探针两部分,其中无螺纹探针高度0.5~1.4mm;
搅拌头的转速500~1000r/min,行进速率30~60mm/min;
其中,搅拌摩擦焊设备的搅拌头沿熔覆层与叶片的结合缝的方向行进,行进过程中搅拌头与叶片保持垂直,所述泵叶轮为开放式叶轮;
步骤四,将叶片冷却至室温,采用加工中心对叶片进行精加工,直到尺寸满足使用要求。
2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊辅助激光熔覆泵叶轮叶片的修复方法,其特征在于:叶轮材料为20Cr13不锈钢。
3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊辅助激光熔覆泵叶轮叶片的修复方法,其特征在于:激光熔覆修复工艺参数为:激光功率为600~1000W;光斑直径1mm;送粉方式为同轴送粉,扫描速度8~12mm/s、送粉率2.0~4r/min;采用氩气保护,其流量为20~25L/min;搭接率为50%。
4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊辅助激光熔覆泵叶轮叶片的修复方法,其特征在于:在修复之前还对叶片损伤部位进行评估,可修复叶轮的评价标准为叶片缺损体积小于等于单片叶片的1/3;其中,如果叶片是裂纹缺陷,则将叶片从裂纹处分开,形成缺损区域,叶片缺损体积小于等于单片叶片的1/3。
5.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊辅助激光熔覆泵叶轮叶片的修复方法,其特征在于:所述步骤一中,采用手持喷砂处理法将泵叶轮叶片待修复表面的油污、铁锈和其他异物去除,直到表面呈现均匀一致的金属本色,使用乙醇清洗后干燥等待修复。
6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊辅助激光熔覆泵叶轮叶片的修复方法,其特征在于:在步骤四后通过着色探伤、硬度检测、精度检测,确保形成致密结合无缺陷的熔覆层,具体包括:将泵叶轮叶片熔覆区域部位清洗干净,用着色渗透剂对已处理干净的工件表面均匀喷涂后,渗透5‑15分钟,然后将着色剂清洗干净,对熔覆区域表面保持距离150mm‑300mm均匀喷涂显像剂,喷洒角度为30°‑40°,显像时间不小于7分钟;观察熔覆区域无明显线状、圆孔状迹痕,说明熔覆区域无缺陷;使用HV‑1000B显微硬度计在加载100g、保压10s的测定条件下对熔覆区域进行硬度测试,检测数值在500HV~600HV说明硬度合格;最后使用三坐标测量仪对熔覆区域进行测量,保证熔覆区精加工后的表面粗糙度及形位误差达到图纸原始要求。