组件修复中激光熔覆技术应用浅析

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  当前组件修复的方法有激光熔覆、真空钎焊、真空涂层法、钨极惰性气体保护焊(TIG)和等离子体熔覆修复等方法。激光熔覆是按照工件的工况要求,熔覆各种设计成分的金属或非金属,制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗颓废或具备光、电、磁特性的表面覆层。

  激光熔覆是一种快速冷却的过程,熔覆过程当中对修复工件的热输入量少,热影响区小,熔覆层组织微小,易于实现自动化等,因此使用激光熔覆的方法来修复转子等组件比其他的方法具备更加大的优势。激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工过程当中不可防止的热变形、热颓废损伤等一系列技术瓶颈,同时也解决了传统电镀、喷涂等冷加工过程当中覆层与基体结合强度差的矛盾,这就为表面修复提供了一个很好的途径。

  本文综述了激光熔覆技术在表面修复中的运用,概括了国表里激光修复技术在不同零件和不同的失效状况上的研讨发展,并对激光熔覆在表面修复中的运用远景进行了瞻望。

  激光熔覆转子叶片的修复

  激光熔覆转子叶片又称动叶,是伴同转子高速回旋的叶片,经过叶片的高速回旋实现气流与转子间的能量转换。转子叶片经受很大的品质惯性力、较大的气动力和振动载荷,还要经受环境介质的腐蚀与氧化,乃至高速运行微小粒子的冲蚀,但加工比较困难,涡轮转子叶片还要在高温状態下工作。转子叶片是直接影响发设法特性和功能、可靠性和寿命的主要零件,而且其工作条件非常卑劣容易破坏,所以对材料特性和功能的要求也极大的提升,同时提升了材料的经济花费,也为其做修复带来宽敞宽大豪放的市场。激光熔覆技术在转子叶片上的运用已的到了很好的研讨,这也为其在修复方面的运用提供了有益的条件。

  激光熔覆技术航空发设法叶片的修复,当前航空发设法叶片多数选用锻造镍基高温合金和定向凝结镍基高温合金来制作。锻造镍基高温叶片和定向凝结叶片在生产过程当中可能存在部分缺点,如现缩松、缩孔等锻造缺点。

  激光熔覆技术具备部分加热和低热输入量等长处,同时,激光熔覆技术超高的温度梯度有益于材料的定向凝结生长。因此国表里对激光熔覆技术修复高附加值的叶片展开了广泛的研讨并在工业上已成功应用。同时,对激光熔覆技术与堆焊、TIG焊和等离子体熔覆进行了比较研讨。DavidW.Gandy等人的研讨工作指出,在优化激光技术条件下,实现了IN-738基体上激光熔覆逐层堆积IN-939,得到了品质良好的堆积层。

  德国FraumhoferILT研讨所对Ti-6Al-4V和Ti-17叶片进行了激光修复并获得了成功。L.Sexton等人选用Inconel625和Rene142镍基高温合金进行激光熔覆修复叶片,指出激光熔覆层比TIG涂层具备比比较小的热影响区和稀释率,良好的微观组织、较高的硬度和比较低的气孔率。L.shepeleva等经过实验比较了叶片激光熔覆层和等离子体熔覆层的优劣,指出激光熔覆层比等离子体熔覆层有更加高的硬度,无裂纹和气孔,良好的结合界面。1981年Rolls-Royce公司对RB211飞机发设法高压叶片连锁。GE公司已将激光熔覆技术用在航空发设法镍基高温合金叶片的修复,而且得到了很好的功效。

  汽轮机叶片的修复

  汽轮机叶片在电力工业中将高温高压气体的线性运动改变成汽轮机轴的转动。汽轮机叶片的失效形式主要有两种:一种是叶片段裂,主要发生在叶片的根部,这种失效是不可修复的;另外一种失效形式是气蚀,主要是发生在叶片顶端面或根部,气蚀损伤的叶片是可以修复再利用的。

  激光熔覆在燃气轮机热端部件修复上的运用应首推GE公司,该公司在1990年选用5kwCO2激光加工热层堆焊接长修复了高压涡轮叶片的叶尖,并称为该公司十大新技术之一。之后美国的LiburdiEngineeringLimited也在JT8D发设法转子叶片的叶尖与叶冠修复上,研讨发展了一套高自动化的激光熔敷系统。德国电机和燃气轮机联合公司(MTU)维修公司与汉诺威激光研讨中间,发展了激光熔覆堆焊技术用在涡轮叶片冠部阻力面的硬面敷层或复原几何尺寸。美国Westinghouse公司用该技术修复长1.2m的蒸汽机叶片前真个水蚀。Pratt&Whitney公司用6kW激光器,在镍基合金汽轮机叶片上成功熔覆钴基合金。在美国俄克拉马州Tinker空军基地的后勤维修中间,每年要有约1200台发设法进行大修,仅叶片修复一项每年可得到若干亿美元的效益。

  国内的汽轮机叶片修复技术在近十年里也得到了大幅度的发展。从技术的分配到熔覆材料的选择上都以获得长足进步。如兰州理工大学长年来对激光熔覆技术修复材料进行研讨,在该领域获得了一定的功效,且与兰州长城机器厂合作对烟气轮机叶片等组件的激光熔覆修复技术进行研讨,而且获得了成功以规模化投入生产。

 



大粤激光(DAYUE LASER)品牌简介


大粤激光(DAYUE LASER)是一家专业从事精密激光焊接和高精度激光打标设备的制造商,生产销售精密激光焊接机和高精度激光打标机。

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