供稿人：梁少端，張安峰 發(fā)布日期：2017-04-17
激光熔覆沉積（Laser Cladding Deposit, LCD）技術(shù)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(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)高溫合金葉片的修復(fù)。美國Huffman公司開發(fā)的LCD葉片修復(fù)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(fù)，如圖1所示。在修復(fù)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(fù)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(fù)
該系統(tǒng)最大的特色是具有修復(fù)特征自動識別功能。利用高分辨率視覺設(shè)備對修復(fù)部位進掃描和提前識別，并根據(jù)修復(fù)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(fù)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(yīng)不同部位的修復(fù)要求。該LCD葉片修復(fù)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(fù)技術(shù)（例如氬弧焊等），LCD技術(shù)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(fù)效率更高，如表1所示為利用不同的修復(fù)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(fù)所對應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)和加工效率.
葉片修復(fù)技術(shù) |
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(shù) |
0.51 |
1.52-1.91 |
25-30 |
LCD技術(shù)在航空及燃氣輪機渦輪葉片的修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，LCD技術(shù)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(yīng)用于各類葉片的修復(fù)和再制造。