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激光熔敷和激光焊接应用于发动机翻修

2007-11-12 14:36
小鱼时代
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-、激光熔敷和焊接技术优势

激光熔敷多用于发动机零部件的恢复尺寸修复,与其他形式的堆焊相比,该技术优势集中体现在以下几个方面。

(1) 激光熔敷加工精度高,易于实现近净成形和后续精加工。如果采用TIG堆焊,堆焊的宽度与高度不易控制,后续精加工余量过大,且热影响区大。 

(2) 激光熔敷加工易于数字化控制,可加工几何形状复杂的零部件。若采用手工焊接,在稳定性和质量上都无法满足要求。

(3) 采用高效的自动化激光熔敷技术,可以有效地减小热影响区,降低叶片裂纹的产生,产品的一次合格率可以稳定在95%以上,而采用传统标准工艺(TIG堆焊)则相差甚远。

(4) 激光熔敷可以在氢气保护下进行,而无需真空环境。与电子束堆焊相比,加工效率更高,设备维护更方便。
  
二、国外的应用现状

激光熔敷技术主要用于航空发动机涡轮叶片、导向叶片和气路封严系统的零部件修理。以下是国外一些公司应用激光熔敷技术的情况。

(1) 英国罗-罗公司

激光熔敷在燃气轮机热端部件制造上的运用,应首推罗一罗公司。该公司于1981年就采用此工艺对RB211发动机涡轮叶片冠部阻尼面进行钻基耐磨合金敷层强化处理。在罗一罗公司资助下,英国诺丁汉大学已经开发出叶片修理系统,并在罗-罗公司大修中心得到应用,维修的范围有压气机叶尖,涡轮叶片封严蓖齿等。

(2) 美国普惠公司

普惠公司继罗-罗公司之后进一步发展了激光熔敷技术,成功地建立了两条自动化激光熔敷生产线,在JT8D和JT9D两种发动机的第一级和第二级的PWA1455合金材料的转子叶片锯齿冠阻尼面上,制备出高质量的钻基耐磨合金层。

普惠公司在美国空军项目(IMIP计划)资助下,建立了涡轮叶片激光焊接加工中心,可以完成涡轮叶片所需部件的自动激光焊接,如JTgD与Flo的二级涡轮转子叶片和V2500、F100与PW2037的涡轮导向叶片等。

(3) 美国通用电气公司

美国通用电气(GE)公司首先将激光熔敷技术应用在燃气轮机热端部件的修复上。它于1990年采用5kWCO2激光加工设备,接长修复了高压涡轮叶片的叶尖。并声称该技术为公司十大新技术之一。

GE公司成功地完成了喷气发动机的导流板和导向叶片的激光焊接组装,有效地解决了Inconel600和700系列Hastelloy,Ren41和Waspaloy牌号的镍基合金小型零件激光焊接变形与裂纹等问题。 

(4) 美国霍尼韦尔公司

在先进的维修领域,霍尼韦尔公司重点发展以下三方面:自适应加工;激光焊接,钎焊和热加工;表面处理和先进涂层工艺。其中,激光焊接修理发动机叶片工艺已经成功用于LF507涡扇喷气发动机上。据统计,叶片的翻修成本仅为购置新叶片价格的1/5,对一台商用发动机,修理其低玉涡轮叶片,可以比更换这些叶片节约18万美元。该公司已经修复了100万片的涡轮叶片,并且修复的叶片已累计飞行2千万个飞行小时。霍尼韦尔公司拥有几十项关于激光焊接技术的专利,其中包括先进的送粉装置;采用3-D自适应技术激光焊接喷管和气体整流罩;便携式激光设备

霍尼韦尔公司的设备与技术获得了ISO9001的认证,同时在发动机的部件和附件的检查、翻修、测试等方面也取得了FAA/JAA的认证。

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