激光焊接在發(fā)動機翻修中的應用

激光加工是利用高輻射強度的激光束 ，經(jīng)過光學系統(tǒng)聚焦(聚焦后的功率密度可達到10*4~10*11w/cm2)，對工件加工部位施加高溫的熱加工技術。激光束的能量可使合金中的高熔點相、夾雜物等完全熔化。激光加工可在大氣中進行，也可在真空中進行。對于一些特殊的合金(如鈦合金)，無需在真空狀態(tài)下進行激光加工，只需吹保護性氣體(對于鎳基合金和欽合金采用氨氣或氮氣)。基體材料熔化區(qū)可限制在幾十微米，甚至更薄的范圍。激光熔敷層產(chǎn)生的熱影響區(qū)的厚度大約是熔敷層厚度的1/10(0.10-0.25mm)，這就意味著熱影響區(qū)很窄。
激光熔敷和焊接技術優(yōu)勢
    激光熔敷多用于發(fā)動機零部件的恢復尺寸修復，與其他形式的堆焊相比，該技術優(yōu)勢集中體現(xiàn)在以下幾個方面。
(1) 激光熔敷加工精度高，易于實現(xiàn)近凈成形和后續(xù)精加工。如果采用TIG堆焊，堆焊的寬度與高度不易控制，后續(xù)精加工余量過大，且熱影響區(qū)大。
(2) 激光熔敷加工易于數(shù)字化控制，可加工幾何形狀復雜的零部件。若采用手工焊接，在穩(wěn)定性和質量上都無法滿足要求。
(3) 采用高效的自動化激光熔敷技術，可以有效地減小熱影響區(qū)，降低葉片裂紋的產(chǎn)生，產(chǎn)品的一次合格率可以穩(wěn)定在95%以上，而采用傳統(tǒng)標準工藝(TIG堆焊)則相差甚遠。
(4) 激光熔敷可以在氫氣保護下進行，而無需真空環(huán)境。與電子束堆焊相比，加工效率更高，設備維護更方便。
國外的應用現(xiàn)狀
   激光熔敷技術主要用于航空發(fā)動機渦輪葉片、導向葉片和氣路封嚴系統(tǒng)的零部件修理。以下是國外一些公司應用激光熔敷技術的情況。
(1) 英國羅-羅公司
    激光熔敷在燃氣輪機熱端部件制造上的運用，應首推羅一羅公司。該公司于1981年就采用此工藝對RB211發(fā)動機渦輪葉片冠部阻尼面進行鉆基耐磨合金敷層強化處理。在羅一羅公司資助下，英國諾丁漢大學已經(jīng)開發(fā)出葉片修理系統(tǒng)，并在羅-羅公司大修中心得到應用，維修的范圍有壓氣機葉尖，渦輪葉片封嚴蓖齒等。
(2) 美國普惠公司
    普惠公司繼羅-羅公司之后進一步發(fā)展了激光熔敷技術，成功地建立了兩條自動化激光熔敷生產(chǎn)線，在JT8D和JT9D兩種發(fā)動機的第一級和第二級的PWA1455合金材料的轉子葉片鋸齒冠阻尼面上，制備出高質量的鉆基耐磨合金層。
    普惠公司在美國空軍項目(IMIP計劃)資助下，建立了渦輪葉片激光焊接加工中心，可以完成渦輪葉片所需部件的自動激光焊接，如JTgD與Flo的二級渦輪轉子葉片和V2500、F100與PW2037的渦輪導向葉片等。