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激光熔覆沉積修復高溫合金葉片

國防航天能源
2019
08/29
13:13
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供稿人:梁少端,張安峰

激光熔覆沉積(Laser Cladding Deposit, LCD)技術具有熱影響區(qū)小、成形精度高以及加工材料范圍廣等優(yōu)勢,可以被應用于復雜結構高溫合金葉片的修復。美國Huffman公司開發(fā)的LCD葉片修復系統(tǒng)可以利用IN625、IN738和GTD-111等一系列材料對航空發(fā)動機一二級普通高溫合金葉片、定向凝固葉片甚至單晶葉片進行修復,如圖1所示。在修復過程中,通過對熔池熱輸入的嚴格控制,能夠最大限度地減小基體的熱影響區(qū)域,從而避免熱影響區(qū)裂紋的產(chǎn)生。另外,修復部位組織也能夠“延續(xù)”原始基體組織的生長方向。



圖1 Hoffman公司的葉片修復

該系統(tǒng)最大的特色是具有修復特征自動識別功能。利用高分辨率視覺設備對修復部位進掃描和提前識別,并根據(jù)修復部位的幾何形狀、壁厚、填充路徑以及熔覆高度等特征,對修復過程中激光光斑直徑和激光功率等參數(shù)進行實時調(diào)整,以適應不同部位的修復要求。該LCD葉片修復系統(tǒng)可以實現(xiàn)0.13mm-0.76mm范圍內(nèi)不同的單道熔覆高度以及最小0.5mm的單道熔覆寬度。此外,相比于其他傳統(tǒng)葉片修復技術(例如氬弧焊等),LCD技術的成形精度較高,不需要太多的后續(xù)加工即可投入使用,因此其修復效率更高,如表1所示為利用不同的修復工藝對GE-CF6-6型航空發(fā)動機2級渦輪葉片進行葉尖修復所對應的關鍵參數(shù)和加工效率.

表1 GE-CF6-6 2級葉片修復工藝對比

葉片修復技術

單道高度/mm

單道寬度/mm

加工效率/(個/h)

手工氬弧焊

2.54-3.05

7.62

4-5

等離子弧噴焊

1.016

1.016

6-10

LCD技術

0.51

1.52-1.91

25-30


LCD技術在航空及燃氣輪機渦輪葉片的修復領域具有廣闊的應用前景。目前,LCD技術已開始逐漸被GE、P&W和Rolls-Royce等航空發(fā)動機生產(chǎn)商接受并應用于各類葉片的修復和再制造。

文獻來源:
http://huffman-llc.com/Laser-Pow ... =85&pid=20&red=yes.

供稿單位:機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

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