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激光金属沉积修复燃气轮机燃烧器

激光金属沉积修复燃气轮机燃烧器

供稿人:张连重,李涤尘   发布日期:2017-05-07
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激光金属沉积(Laser Metal Deposition LMD)技术,又被称为激光熔覆(Laser Cladding LC)、激光金属成形(Laser Metal Forming LMF)、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping LENS)、激光自由成形(Laser Free-From Fabrication LFFF)技术等,被广泛应用于金属零件的直接打印和高附加值金属零件的修复等领域。

最近德国弗劳恩霍夫研究所对燃气轮机燃烧器的修复进行了研究,燃烧器端部为空心圆柱结构,研究者设计了三种扫描策略进行激光金属沉积以研究其沉积部分的几何形状(图1):每层扫描起始点全在内圆起点(图1 - LS1);起始点第一层内圆起点,下一层外圆起点(图1 - LS2),依次交替进行;起始点内外圆交替起点,四层后进行内外圆各补偿一次(图1 – LS3)。研究结果显示(图2),起始点全在内圆打印数层后,内圆部分轮廓出现下降(图2 - LS1)。起始点内外圆交替起点打印数层后,内外圆部分均出现下降(图2 - LS2)。起始点内外圆交替四层之后,对内外圆部分各补偿一次,打印结果显示打印结果端部平整(图2-LS3)。研究结果展示了净近成形的可能性,边缘部分下降趋势可以用补偿方式进行解决,研究者并以此方法完成了对燃气轮机燃烧器进行了重建(图3)。

现阶段激光沉积修复基本都采用内外轮廓随机扫描方式进行,边缘出现下降现象是常见问题,弗劳恩霍夫研究所学者提出的这种扫描策略对提高激光沉积修复精度具有一定参考价值。

图1 (a)层的组成; (b) 层的横切面(注:LS1、LS2、LS3为不同扫描策略编号)
图2 不同策略的打印结果
图3 完成燃烧器重建

文献来源

  • Torsten Petrat, Benjamin Graf, Andrey Gumenyuk, Michael Rethmeier. Laser metal deposition as repair technology for a gas turbine burner made of Inconel 718[J]. Physics Procedia. 2016. 83. 761-768.