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一种深层半埋藏金属裂纹修复方法，所述的深层半埋藏金属裂纹是指横截面积小于20mm×20mm的板条状金属零部件中发生的深层半埋藏裂纹损伤，且裂纹两侧面最大间距小于30μm的裂纹损伤；裂纹修复设备为脉冲电流冲击装置和半导体激光器，所述的脉冲电流冲击装置包括控制器(1)、充电器(2)、电容器组(3)、高压开关(4)、设备夹具A(5)、设备夹具B(11)、零部件保护夹具(6)和示波器(7)，所述的控制器(1)分别连接充电器(2)和高压开关(4)，所述的充电器(2)分别与电容器组(3)和高压开关(4)连接，所述的高压开关(4)还与设备夹具B(11)连接，所述的电容器组(3)的接地端还与设备夹具A(5)连接，所述的示波器(7)通过罗果夫斯基线圈圈套在高压开关(4)与设备夹具B(11)间的导线上，所述的零部件保护夹具(6)为独立组件，工作时，用于夹持住裂纹损伤零部件(8)；所述的零部件保护夹具(6)包括两绝缘片(61)和两夹片(62)，通过螺栓(63)和螺母(64)夹持在裂纹损伤零部件(8)的中部；其特征在于：具体方法包括以下步骤：A、准备工作：A1、清洗裂纹损伤零部件(8)；将裂纹损伤零部件(8)浸没在丙酮溶液中，在30‑40℃温度下，用超声波清洗机清洗20‑25分钟，借此分离裂纹损伤零部件(8)中的油污并去除表面污垢；A2、用零部件保护夹具(6)夹持住清洗过的裂纹损伤零部件(8)；在裂纹损伤零部件(8)的两侧面上下各设置一绝缘片(61)，并在每一绝缘片(61)的外侧各设置一夹片(62)，夹片(62)的两端各自通过螺栓(63)和螺母(64)将裂纹损伤零部件(8)、绝缘片(61)和夹片(62)固定成一体，以抑止脉冲放电时可能出现的熔融金属喷发现象；B、修复裂纹损伤零部件(8)：B1、将裂纹损伤零部件(8)用设备夹具A(5)和设备夹具B(11)固定；通过控制器(1)控制充电器(2)，使电容器组(3)在5000V充电电压下储能，所需充电时间t＝20k,单位为s，其中，k为电容器组(3)所采用独立电容器的个数，每个独立电容器电容值为20μF；充电完成后，通过控制器(1)触发高压开关(4)，电流从电容器组(3)经由设备夹具A(5)和设备夹具B(11)传送到与之相连的裂纹损伤零部件(8)上，脉冲电流流经裂纹损伤区域时，电流会沿裂纹面运动到裂纹尖端，在裂纹尖端处形成密度值极高的电流场，电磁热效应使得裂纹尖端获得超过金属材料熔点的温升，同时较高的温度梯度场导致了压应力场的产生，促使裂纹两侧面发生贴合并形成愈合区，从而实现裂纹愈合作用；逐渐增大电容器组(3)的电容值，直到线电流密度J在12.1±0.5kA/mm范围时，停止增大电容器组(3)的电容值，即达到要求的线电流密度，此时愈合现象开始出现；通过示波器(7)记录脉冲放电过程中的峰值电流I，并利用其计算裂纹尖端处的线电流密度值J，以校验所选择的电容值是否适合用于修复裂纹，并使之愈合，其计算公式如下：J＝I·a/(h·w)其中，a是裂纹尖端至零部件上表面的垂直距离，单位为mm；h是零部件高度，单位为mm；w为零部件宽度，单位为mm；I为脉冲放电过程中的峰值电流，单位为kA；B2、固定电容器组(3)电容值；通过控制器(1)控制充电器(2)，使电容器组(3)按照每次增加充电电压500V的方式，即在5500V、6000V、6500V、……、10000V的充电电压下储能，充电完成后，通过控制器(1)控制高压开关(4)触发，完成脉冲放电处理；在多次脉冲放电过程中，愈合区会逐渐从裂纹尖端向零部件上表面推进，且愈合区之间互相互重叠；B3、在逐次增加充电电压进行脉冲放电处理的过程中，每完成四次脉冲放电处理后，将裂纹损伤零部件(8)分别从设备夹具A(5)、设备夹具B(11)和零部件保护夹具(6)中拆除，利用渗透检测技术检测裂纹愈合效果；若裂纹尖端距上表面距离已至2mm，停止脉冲放电处理，转步骤B4；否则，清除检测后的表面残留物，转步骤B2；B4、脉冲电流处理完成后，利用半导体激光器对裂纹损伤零部件(8)上表面进行激光重熔处理；激光重熔过程中，所选用的参数如下：功率：2200W，运动速度：3mm/s，激光束直径：4mm；激光束(10)运动起始位置与结束位置各向两侧面偏移3‑4mm，以使激光束(10)在处理裂纹损伤零部件(8)上表面时速度均一稳定；B5、激光重熔完成后，利用半导体激光器对裂纹损伤零部件(8)上表面进行激光熔覆处理；激光熔覆过程中，所选用的参数如下：功率：2200W，速度：3‑4mm/s，激光束(10)直径：4mm，同轴送粉器(9)送粉速率：9‑10g/min；激光熔覆过程中，选用与裂纹损伤零部件(8)原有材料性能相近或优于原有材料性能的钛合金粉末；激光熔覆过程中激光运动轨迹与步骤B4相同；B6、激光熔覆处理完成后，利用平面磨床对熔覆过的上表面做磨削处理，以恢复零部件原有尺寸特征；与此同时，若两侧面也有不平整的地方且影响使用性能，也需要利用平面磨床做磨削处理。 |
