激光熔覆沉積修復高溫合金葉片

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