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激光焊接机 |
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国外激光熔敷技术的应用现状 |
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| http://cn.newmaker.com
1/3/2009 9:59:00 AM
佳工机电网
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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。
(5)德国MTU公司
德国MTU公司与汉诺威激光研究中心共同发展了激光堆焊技术，用于涡轮叶片冠部阻尼面的硬面敷层或恢复几何尺寸。
MTU公司采用包覆熔敷技术(Contained Laser Powder Cladding，CLPC)对发动机压气机叶片叶尖部的磨损进行修复。公司在堆焊研究过程中分别采用等离子弧焊接(Plasma Arc welding,PAW)，普通激光熔敷(Laser Powder cladding，LPC)与包覆熔敷进行对比试验。结果表明，为获得熔敷的足够高度，PAW和LPC技术需要2~3次熔敷过程，而CLPC只需一次;CLPC的熔敷速度明显高于其他两种技术;在熔敷的后续加工中PAW与LPC修复的叶片加工量很大，而CLPC基本无需加工，可以认为CLPC技术是近净形修复技术;修复后的显微硬度显示CLPC与LPC加工的材料硬度明显高于PAW，热影响区也大大小于PAW。MTU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)一次合格率平均不足75%。
(6)美国伍德集团公司
美国伍德集团公司利用激光粉末合金熔焊技术修理航空发动机叶片，取得了很好的效果。采用这种修理技术可以修理过去认为不可修的单晶和DS合金零部件。利用该技术生产的焊接件可以精确保持部件的原有形状和尺寸，减少焊后处理工序，从而提高生产率。
(7)加拿大Liburdi集团公司
加拿大Liburdi集团公司研制了一种专利的叶片修理技术，该技术采用一种激光器及实心金属焊丝相结合的方法。这种修理方法的基本过程是让激光束将工件的基体熔化形成焊池，然后将焊丝引入焊池使其熔化，并通过基体金属与激光束的相对移动而使熔融的金属凝固成连续焊缝。这种修理技术的优点是输入的热量少，因此不需要复杂的冷却系统。而且，速度高，焊点可实现“近净”成形。Liburdi集团公司现已成功将该技术应用在罗-罗公司的RB211的高压涡轮，中压涡轮和低压涡轮的叶片修理上，并且在2001年获得罗一罗公司授权专门从事RB211发动机叶片和其他相关部件的激光焊接修复工作。Liburdi集团公司还获得GE，西门子一西屋的"F"级部件修理许可，从事GE7FA系列的喷嘴和燃烧室等修复。同时还承担西门子V84.3A系列的1、2、3级叶片的修复。
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