激光熔覆沉積修復(fù)高溫合金葉片

供稿人：梁少端，張安峰

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(shì)，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(guó)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(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)一二級(jí)普通高溫合金葉片、定向凝固葉片甚至單晶葉片進(jìn)行修復(fù)，如圖1所示。在修復(fù)過程中，通過對(duì)熔池?zé)彷斎氲膰?yán)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(zhǎng)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(dòng)識(shí)別功能。利用高分辨率視覺設(shè)備對(duì)修復(fù)部位進(jìn)掃描和提前識(shí)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(duì)修復(fù)過程中激光光斑直徑和激光功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)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(duì)GE-CF6-6型航空發(fā)動(dòng)機(jī)2級(jí)渦輪葉片進(jìn)行葉尖修復(fù)所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)和加工效率.

表1 GE-CF6-6 2級(jí)葉片修復(fù)工藝對(duì)比

葉片修復(fù)技術(shù)	單道高度/mm	單道寬度/mm	加工效率/(個(gè)/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?xì)廨啓C(jī)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(dòng)機(jī)生產(chǎn)商接受并應(yīng)用于各類葉片的修復(fù)和再制造。

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

供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室