本發明涉及激光熔覆，特別涉及一種航空發動機火焰筒渦流器內環損傷激光熔覆修復方法。
背景技術：
1、航空發動機火焰筒的工作環境具有高溫、高壓特征，其渦流器內環受高溫氣流影響極易產生燒蝕、磨損等隨機損傷。在故障檢修時發現部分火焰筒渦流器內環磨損程度超出工藝要求，需對火焰筒渦流器內環上的損傷部位進行尺寸恢復，使之達到工藝使用要求。
2、火焰筒渦流器內環的損傷故障見圖1。由于火焰筒渦流器內環的直徑尺寸較小，損傷后環壁壁厚一般小于0.7mm，為典型環狀薄壁件。傳統焊接修復方法受設備尺寸限制，焊槍難以到達火焰筒渦流器內環內孔壁的損傷部位，同時傳統焊接熱輸入量較大，薄壁件修理極易產生變形，無法滿足火焰筒渦流器內環尺寸要求，所以傳統焊接修復方法無法對此類故障進行修復。
3、激光熔覆技術由于激光加熱速度快，對基體材料熱損傷小，能最大限度地恢復損傷零件的力學性能，熔覆部位精確，后續經過少量的加工，即可使被修復的零部件達到使用要求。但是，針對火焰筒渦流器的內環損傷，采用激光修復方法對其進行修復時存在以下技術難點：
4、首先，火焰筒渦流器內孔壁損傷程度深，孔徑小，常規修復方式是粉光同軸的修復方式，這種方式中出粉路徑與出光路徑一致，但火焰筒渦流器損傷部位為內環，粉光同軸的方法會導致粉末到達待熔覆區域時，激光光路易被遮擋而無法對內孔進行修復，以及激光光路到達待熔覆區域時，粉末無法到達待修復表面。因此整個修復過程中主要考慮怎樣將出粉路徑和出光路徑分開，保證激光器在正常出光情況下將修復用粉末送至待修復表面點為第一難點。
5、其次，修復面不是常規情況下簡單的外平面，而是形狀不一的內環曲面，離焦量在修復過程中處于實時變化的狀態，如何保證激光熔覆頭使粉料均勻下料至熔覆面為第二難點。
6、最后，由于火焰筒渦流器內環壁薄，部分待修面厚度不足0.3mm，熔覆工藝窗口窄，因此如何調整激光熔覆工藝參數進行薄壁工件變形控制為第三難點。
7、因此，若直接采用現有已公開的激光修復方法難以對火焰筒渦流器內環損傷進行有效修復，亟需研究和找到一種針對火焰筒渦流器內環損傷進行修復的激光熔覆修復方法，使其被修復后能夠達到工藝使用要求。
技術實現思路
1、為了實現對火焰筒渦流器內環損傷的有效修復，本發明提出了一種航空發動機火焰筒渦流器內環損傷激光熔覆修復方法。
2、本發明的技術方案是：
3、一種航空發動機火焰筒渦流器內環損傷激光熔覆修復方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：
4、步驟1：打磨、清洗待修復表面；
5、步驟2：將激光熔覆修復設備中的同軸送粉裝置改進為送粉管高度和角度均可調的側向送粉裝置，且改進后送粉管的出粉孔直徑為1mm，然后調整側向送粉裝置中送粉管的高度及角度；
6、步驟3：制定激光熔覆修復工藝，選擇激光熔覆修復工藝參數；工藝參數從以下參數范圍內選取：激光功率：200-500w；掃描速度：150-300mm/min；光斑直徑：1mm；送粉速率：0.6-1.0r/min；脈沖模式：脈寬15-18；頻率20-25；占空比40-45％；離焦量：2-6mm；
7、步驟4：采用粒徑在100-200μm之間的、烘干后的鎳鉻合金粉末作為用于修復的粉料，采用光纖激光器，根據步驟3制定的激光熔覆修復工藝及工藝參數，利用所述側向送粉裝置通過側向送粉的方式對待修復的火焰筒渦流器的內環進行激光熔覆修復；
8、步驟5：對激光熔覆修復后的火焰筒渦流器內環熔覆層表面重新鉸孔；
9、步驟6：修復質量檢測；
10、步驟6.1對修復后的火焰筒渦流器內環上的熔覆層組織進行金相分析，若熔覆層金相組織無裂紋、未融合、氣孔缺陷，則進入步驟6.2；若熔覆層金相組織存在裂紋、未融合、氣孔缺陷，則將熔覆層重新打磨，返回上述步驟3，直到確認火焰筒渦流器內孔修復區域熔覆層金相組織無裂紋、未融合、氣孔缺陷為止，再進入步驟6.2；
11、步驟6.2熒光探傷檢驗；
12、對修復后的火焰筒渦流器內環壁進行熒光探傷檢查，判斷是否有裂紋、氣孔缺陷；若有缺陷，將熔覆層重新打磨，返回上述步驟3，直到確認火焰筒渦流器內孔修復區域熒光探傷檢查結果顯示無裂紋、氣孔缺陷為止，再進入步驟6.3；
13、步驟6.3尺寸檢驗；
14、對修復后的火焰筒渦流器內環尺寸進行檢驗，若無變形、無偏差，則零件修復合格；若有變形和偏差，但未超過尺寸要求，則零件修復合格；若有變形和偏差且超過尺寸要求，則該零件只能報廢。
15、進一步地，步驟2中所述的側向送粉裝置是在原有同軸送粉裝置的結構基礎上通過如下方法改進而來的：
16、首先，拆除原有同軸送粉裝置中的送粉管；
17、然后，重新設計并制造送粉管，新的送粉管的出粉孔直徑為1mm，上部外徑大以便于夾持，下部外徑小于等于3mm以便于伸入渦流器內環中確保粉料送至待修復表面；
18、接著，設計并制作用于裝夾新的送粉管的夾具，該夾角由角度調節機構和高度調節機構構成，新的送粉管安裝在角度調節機構上，角度調節機構安裝在高度調節機構上，高度調節機構安裝在原有同軸送粉裝置中的墊塊上；
19、同時，省去原有同軸送粉裝置中的冷卻水路和約束氣路，原有同軸送粉裝置中的其余零部件結構及連接關系不變；
20、最后，將新的送粉管通過夾具安裝在所述墊塊上，并通過粉路將新的送粉管的上端與粉桶連通；
21、至此，得到所述側向送粉裝置。
22、進一步地，步驟3中制定激光熔覆修復工藝的方法具體為：根據火焰筒渦流器內環的損傷情況，確定修復面積，根據修復面積確定熔覆時需搭接的層數與道數，確定熔覆起止點，規劃掃描路徑。
23、進一步地，步驟4中采用粒徑在110-130μm的鎳鉻合金粉末作為用于修復的粉料，熔覆前將所述鎳鉻合金粉末放入真空干燥箱中在90-130℃烘干1-4小時，保證粉末干燥。
24、進一步地，步驟4在進行激光熔覆修復時，使熔覆層厚度高于待修區域基體表面，并且在進行同一層熔覆過程中，激光束焦點與熔覆基面之間的距離保持固定，固定高度為4mm。
25、進一步地，步驟5中是按照火焰筒渦流器設計圖樣及有關技術要求，將火焰筒渦流器固定在立式鉆床上，使用立式鉆床對激光熔覆修復后的火焰筒渦流器內環熔覆層表面重新鉸孔。
26、本發明的有益效果：
27、與現有技術相比，本發明第一通過改變激光熔覆修復設備中現有同軸送粉裝置的結構，利用角度和高度可調的夾具將新設計的出粉孔直徑為1mm、下部外徑為3mm及以內的送粉管安裝在原有同軸送粉裝置中的墊塊上，從而設計出一種送粉管高度和角度均可調的側向送粉裝置，該側向送粉裝置通過角度可調的送粉管使送出粉末方向發生改變，從而將出粉路徑與出光路徑分開，實現在不干擾激光光路的情況下從側面將粉末送至待修復表面；第二依據曲面微分變平面的思路，將側向送粉裝置的送粉管的出粉孔直徑設計為1mm，使得粉料可均勻覆蓋熔覆面，確保熔覆面平整，克服了側向送粉裝置非豎直送粉過程中粉束均勻性差的問題；第三通過優化激光熔覆工藝參數，提高熔覆用粉末與基體適配度，控制內環變形量，保證了修復后渦流器內孔的性能指標。最終，通過本發明的方法得到的熔覆層質量良好，無裂紋無變形，滿足火焰筒渦流器的工藝使用要求。