供稿人：梁少端，张安峰 发布日期：2017-04-17
激光熔覆沉积（Laser Cladding Deposit, LCD）技术具有热影响区小、成形精度高以及加工材料范围广等优势，可以被应用于复杂结构高温合金叶片的修复。美国Huffman公司开发的LCD叶片修复系统可以利用IN625、IN738和GTD-111等一系列材料对航空发动机一二级普通高温合金叶片、定向凝固叶片甚至单晶叶片进行修复，如图1所示。在修复过程中，通过对熔池热输入的严格控制，能够最大限度地减小基体的热影响区域，从而避免热影响区裂纹的产生。另外，修复部位组织也能够“延续”原始基体组织的生长方向。
图1 Hoffman公司的叶片修复
该系统最大的特色是具有修复特征自动识别功能。利用高分辨率视觉设备对修复部位进扫描和提前识别，并根据修复部位的几何形状、壁厚、填充路径以及熔覆高度等特征，对修复过程中激光光斑直径和激光功率等参数进行实时调整，以适应不同部位的修复要求。该LCD叶片修复系统可以实现0.13mm-0.76mm范围内不同的单道熔覆高度以及最小0.5mm的单道熔覆宽度。此外，相比于其他传统叶片修复技术（例如氩弧焊等），LCD技术的成形精度较高，不需要太多的后续加工即可投入使用，因此其修复效率更高，如表1所示为利用不同的修复工艺对GE-CF6-6型航空发动机2级涡轮叶片进行叶尖修复所对应的关键参数和加工效率.
叶片修复技术 |
单道高度/mm |
单道宽度/mm |
加工效率/(个/h) |
手工氩弧焊 |
2.54-3.05 |
7.62 |
4-5 |
等离子弧喷焊 |
1.016 |
1.016 |
6-10 |
LCD技术 |
0.51 |
1.52-1.91 |
25-30 |
LCD技术在航空及燃气轮机涡轮叶片的修复领域具有广阔的应用前景。目前，LCD技术已开始逐渐被GE、P&W和Rolls-Royce等航空发动机生产商接受并应用于各类叶片的修复和再制造。