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  • 激光焊接在發(fā)動機翻修中的應用

    作者:佚名 來源:本站整理 時間:2011-10-05 18:24 閱讀:1701 [投稿]
    激光加工是利用高輻射強度的激光束 ,經過光學系統(tǒng)聚焦(聚焦后的功率密度可達到10*4~10*11w/cm2),對工件加工部位施加高溫的熱加工技術。激光束的能量可使合金中的高熔點相、夾雜物等完全熔化。激光加工可在大氣中進 ..
    霍尼韋爾公司的設備與技術獲得了ISO9001的認證,同時在發(fā)動機的部件和附件的檢查、翻修、測試等方面也取得了FAA/JAA的認證。
    (5) 德國MTU公司
    德國MTU公司與漢諾威激光研究中心共同發(fā)展了激光堆焊技術,用于渦輪葉片冠部阻尼面的硬面敷層或恢復幾何尺寸。
    MTU公司采用包覆熔敷技術(Contained Laser Powder Cladding,CLPC)對發(fā)動機壓氣機葉片葉尖部的磨損進行修復。公司在堆焊研究過程中分別采用等離子弧焊接(Plasma Arc welding,PAW),普通激光熔敷(Laser Powder cladding,LPC)與包覆熔敷進行對比試驗。結果表明,為獲得熔敷的足夠高度,PAW和LPC技術需要2~3次熔敷過程,而CLPC只需一次;CLPC的熔敷速度明顯高于其他兩種技術;在熔敷的后續(xù)加工中PAW與LPC修復的葉片加工量很大,而CLPC 基本無需加工,可以認為CLPC 技術是近凈形修復技術;修復后的顯微硬度顯示CLPC與LPC加工的材料硬度明顯高于PAW,熱影響區(qū)也大大小于PAW。MTU采用高效的自動化激光熔敷技術,可以有效地減小熱影響區(qū),降低葉片裂紋的產生。產品的一次合格率可以穩(wěn)定在95%以上,而采用傳統(tǒng)標準工藝(TIG堆焊)一次合格率平均不足75%。
    (6) 美國伍德集團公司
    美國伍德集團公司利用激光粉末合金熔焊技術修理航空發(fā)動機葉片,取得了很好的效果。采用這種修理技術可以修理過去認為不可修的單晶和DS合金零部件。利用該技術生產的焊接件可以精確保持部件的原有形狀和尺寸,減少焊后處理工序,從而提高生產率。
    (7) 加拿大Liburdi集團公司
    加拿大Liburdi集團公司研制了一種專利的葉片修理技術,該技術采用一種激光器及實心金屬焊絲相結合的方法。這種修理方法的基本過程是讓激光束將工件的基體熔化形成焊池,然后將焊絲引入焊池使其熔化,并通過基體金屬與激光束的相對移動而使熔融的金屬凝固成連續(xù)焊縫。這種修理技術的優(yōu)點是輸入的熱量少,因此不需要復雜的冷卻系統(tǒng)。而且,速度高,焊點可實現“近凈”成形。Liburdi集團公司現已成功將該技術應用在羅-羅公司的RB211的高壓渦輪,中壓渦輪和低壓渦輪的葉片修理上,并且在2001年獲得羅一羅公司授權專門從事RB211發(fā)動機葉片和其他相關部件的激光焊接修復工作。Liburdi集團公司還獲得GE,西門子一西屋的"F"級部件修理許可,從事GE7FA系列的噴嘴和燃燒室等修復。同時還承擔西門子V84.3A系列的1、2、3級葉片的修復。
    國內的應用現狀
    航空發(fā)動機葉冠阻尼面表面耐磨處理技術有四種:一是像WP7一樣,采用等離子噴涂;二是像AII-31Φ一樣,采用真空高溫釬焊耐磨合金塊;三是像CFM56,采用氫弧堆焊;四是像美國JT8D,采用激光熔敷涂層。中科院金屬所與沈陽發(fā)動機研究所開發(fā)的渦輪葉片鋸齒冠激光熔覆技術(熔敷材料為含有少量稀土元素的CoCrw),已經成功用于我國自主研發(fā)的兩種新型航空發(fā)動機的葉冠阻尼面硬面敷層強化處理上,獲得了十分滿意的效果。通過一系列的試驗,包括熔覆的工藝試驗、耐磨性試驗、抗氧化和腐蝕試驗、結合力試驗、硬度測定和金相分析等,證明激光熔覆層質量大大優(yōu)于其他傳統(tǒng)噴涂工藝。
    中科院金屬所采用激光微積分顯微焊技術對工件的三維立體局域損傷(如孔洞、氣孔、深坑和裂紋等)進行了原位無損修復,特別是基材為難焊接或不可焊接材料時更為有效。激光顯微焊優(yōu)點在于可以獲得內應力最小、空間界面結合最好,最少缺陷的立體補焊修復區(qū),F已應用此技術成功地修補了我國研制的新機空心導向葉片的鑄造工藝孔,對其低壓渦輪1,2級三連體無余量精鑄導向器葉片大小安裝板上的疏松、縮孔與裂紋等缺陷進行了激光補焊,通過了裝機臺架試車考核。
    總結
    現在,采用激光修復發(fā)動機關鍵部件的技術,已經得到許多發(fā)動機制造廠商的認可。如羅一羅、普惠、GE等公司都在其發(fā)動機翻修手冊中介紹了激光焊接技術。因此,可以預見激光焊接技術在發(fā)動機翻修中的地位將越來越重要。
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