基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺
2024年大修航空发动机涡轮叶片的检修技术(三篇)
2024年大修航空发动机涡轮叶片的检修技术介绍了涡轮叶片的清洗、无损检测、叶型完整性检测等预处理，以及包括表面损伤修理、叶顶修复、热静压、喷丸强化及涂层修复等在内的先进修理技术。
涡轮叶片的工作条件非常恶劣，因此，在性能先进的航空发动机上，涡轮叶片都采用了性能优异但价格十分昂贵的镍基和钴基高温合金材料以及复杂的制造工艺，例如，定向凝固叶片和单晶叶片。
在维修车间采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行修复，延长其使用寿命，减少更换叶片，可获得可观的经济收益。
为了有效提高航空发动机的工作可靠性和经济性，涡轮叶片先进的修理技术日益受到发动机用户和修理单位的重视，并获得了广泛的应用。
1.修理前的处理与检测涡轮叶片在实施修理工艺之前进行必要的预处理和检测，以清除其表面的附着杂质；对叶片损伤形式和损伤程度做出评估，从而确定叶片的可修理度和采用的修理技术手段。
1.1清洗由于涡轮叶片表面黏附有燃料燃烧后的沉积物以及涂层和(或)基体经过高温氧化腐蚀后所产生的热蚀层，一般统称为积炭。
积炭致使涡轮效率下降，热蚀层会降低叶片的机械强度和叶片表面处理的工艺效果，同时积炭也掩盖了叶片表面的损伤，不便于检测。
因此，叶片在进行检测和修理前，要清除积炭。
1.2无损检测在修理前，使用先进的检测仪器对叶片的叶型完整性和内部结构进行检测，以评估磨损、烧熔、腐蚀、掉块、裂纹、积炭和散热孔堵塞等损伤缺陷情况，从而指导叶片的具体修理工艺。
目前，CT已经成为适用于测量涡轮叶片壁厚和内部裂纹的主要方法。
一台CT机由x辐射源和专用计算机组成。
检测时，辐射源以扇形释放光子，通过被检叶片后被探测器采集。
其光子量和密度被综合后，产生一幅二维层析x光照片，即物体的截面图，从中分析叶片内部组织结构，得出裂纹的准确位置及尺度。
连续拍摄物体的二维扫描，可生成数字化三维扫描图，用于检测整个叶片的缺陷，还可检测空心叶片冷却通道的情况。
CT可探测到10-2mm级的裂纹。
大修航空发动机涡轮叶片的检修技术（4篇）
大修航空发动机涡轮叶片的检修技术航空发动机的涡轮叶片是发动机中最重要的部件之一，它们负责将燃气能转化为机械能以推动飞机。
因此，涡轮叶片的检修技术尤为重要，它直接关系到航空发动机的性能和可靠性。
涡轮叶片检修技术主要包括以下几个方面：涡轮叶片清洗、涡轮叶片表面处理、涡轮叶片修复、涡轮叶片平衡和涡轮叶片质量控制。
下面我将详细介绍这些内容。
首先是涡轮叶片清洗。
涡轮叶片在使用过程中会积累一些污垢，这些污垢会影响叶片的性能和寿命。
因此，清洗涡轮叶片是非常必要的。
一般来说，清洗方法可以分为干式和湿式清洗。
干式清洗主要采用风力和机械力，通过吹风和刷洗的方式将污垢清除。
湿式清洗则是使用溶剂或水来清洗叶片，效果更好，但需要注意控制清洗液的温度和浓度。
其次是涡轮叶片表面处理。
涡轮叶片的表面处理旨在去除表面氧化层和提高表面光洁度。
表面处理主要有抛光、酸洗和电化学抛光等方法。
抛光是使用研磨材料将叶片表面磨光，以去除氧化层和表面缺陷。
酸洗则是通过酸溶液来腐蚀表面，去除氧化层和污垢。
电化学抛光是通过电化学腐蚀的方式将叶片表面银白亮光，提高表面光洁度。
表面处理过程中需要注意控制处理时间和温度，以确保叶片表面的质量。
第三是涡轮叶片修复。
涡轮叶片在使用过程中可能会受到腐蚀、磨损或疲劳等因素的影响而损坏，需要进行修复。
涡轮叶片修复可以通过挤压、焊接和激光熔覆等方式来进行。
挤压是将叶片表面的材料压平以修复受损部分。
焊接则是使用焊接材料将叶片受损部分填补或连接。
激光熔覆是使用激光将修复材料熔化，使其与叶片连接。
修复过程中需要注意控制温度和保持叶片的尺寸和重量平衡。
再次是涡轮叶片平衡。
涡轮叶片的平衡是为了避免叶片在高速旋转时引起振动和噪音。
涡轮叶片平衡可以通过加重和减重的方式来实现。
加重是在叶片上增加重物，以平衡叶片的质量。
减重则是去除叶片上的材料，以降低叶片的质量。
平衡过程中需要考虑叶片的材料和结构特性，以及叶片的旋转速度和工作条件。
最后是涡轮叶片质量控制。
《航空发动机维修技术》——课件：涡轮叶片的修理
B.RB211 高涡转子叶片，一级转子叶片，采用镍基合金， 定向结晶精铸制成。叶片顶部为叶冠结构。
涡轮转子叶片的修理
涡轮转子叶片 转子叶片零件材料和构型
图4.3.3-1 PW4000高压涡轮第1级转子叶片
涡轮转子叶片的修理
涡轮转子叶片 涡轮转子叶片修理概述
修理极限：并非所有损伤零件均能够修复，零件损伤程度必须在一定的范围内才 能够进行修理，超过这个损伤后极限后，零件只能进行更换，不能进行修复。
一般来说，涡轮转子叶片的前后表面允许的损伤类型如缺口、凹陷或点蚀等每一 种的数量最多不能超过3个，但是在一些圆角过渡区域的1/4in范围内，能允许的损伤 类型如缺口、凹陷或点蚀的数量则不能超过1个；
《航空发动机修理技
金
层
修
前
复
后
涡轮导向叶片的修理
涡轮进口导向叶片 (HPT NGV)修理 冷却孔恢复 — 电火花加工
“AGIE” 电火花成型机
涡轮导向叶片的修理
涡轮进口导向叶片 (HPT NGV)修理 涂层恢复 — 料浆渗铝
高导叶片料浆渗铝
《航空发动机修理技术》
航空维修工程学院
涡轮转子叶片的修理
涡轮转子叶片的修理
涡轮转子叶片 涡轮转子叶片的侵蚀和磨损修理 涡轮叶片的另一类损伤是侵蚀、过度磨损或者缺损
另一种修理侵蚀或者磨损涂层的方法是等离子 涂层。这种工艺是将粒化的金属材料多次喷涂到涡 轮叶片上受侵蚀的区域，喷涂修复完成后，叶片必 须恢复到初始的气动外形。
叶片等离子喷涂MCrAlY涂层
《航空发动机修理技术》
基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺
汪 定 江 ， 成 宝 ， 东锋 ， 夏 王 陈名 华
（ 军 第 一 航 空 学 院 ， 南 信 阳 ４４ ０ ） 空 河 ６ ０ ０
摘 要 ： 空发 动机 涡轮 叶 片裂纹 的修 复是 飞机 修理 工作 中的难 题 ， 航 目前 国 内对 涡轮 叶片 裂 纹 的修 复． 艺研 究甚 少。本文研 究 了基 于激光 熔覆技 术 的航 空发 动机 涡轮 叶片 裂纹修 复新 工 艺 ， 计 出了涡轮 Ｔ － 设
ｓ ａｒ ｈ ｉ ｒ ｃ ｅ ｉ ｕｒ ｎｅ ｌｍ ｉ ｓ ｆ ｗ ｎ ｏ ｏｕ ｒ ．Ｉ ｈｅ ｐ ｐｅ ， ｈｅ ｎ ｗ ｅ ａ ｒｐｒ ｅ ｓ ｏ ｅ ｏ ｎｇ ｎ ｕ ｂ ｎ ｅ ｃ ｎ ｃ ａ ｋ ｒ ｐａｒｏｆｔ ｂｉ ａ ｎａ ｗａ ｅ ｉ ｕｒ ｃ ｎｔ ｙ ｎ ｔ ａ ｒ ｔ ｅ ｒ ｐ ｉ ｏｃ ｓ ｆ ａ ｒ ｅ ｉ ｅ ｔ ｒ ｉ ｅ ｌｍ ｉａ ｃ ａ ｋ ａ ｎ ｓ ｉａ ｅ ｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｌｄｄ ｎ ｅ ｈｎ ｏ ａ ｎ ｒ ｃ ｗ ｓｉ ｖｅ ｔｇ ｔ ｄ ｂａ ｅ ｎ ｌｓ ｒｃａ ｉ ｇ ｔ ｃ ｏｌｇｙ，ｈｅｌ ｓ ｒｒ ｐ ｒｓ ｓ ｅ ｗ ａ ｓｇ ｄ， ｎ ｈｅｒ ｐａｒｃ ｒ ｅ ｔ ａ ｅ ｅ ａｉ ｙ ｔ ｍ ｓｄｅ ｉｎｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｏｕ ｓ ａ ａ ｎ ｔ ｃ ｉａ ｒ ｍ ｅ ｅ ｅ ｅ ｆ ｎｄ ｎｄ ｍ ｉ ｅ ｈｎ ｃ ｌｐａ ａ ｔ ｒｗ ｒ ｏｕ ．Ｔｈｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｅ ｕ ｔｓ ｏｗ ｈ ｔ ｔ ｅ ｒ ｐ ｉ ｕａ ｉｙ ｃ ｎ ｍ ｅ ｈ ｍ ａ ｄ ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｎｅ ｒ ｐ ｒ ｔ ａ ｈ ｅ ａ ｒｑ ｌｔ ａ ｅｔｔ ｅ ｄｅ ｎ ｔ ｈ ｗ ｅ ａｉ
浅述激光熔覆技术的应用
浅述激光熔覆技术的应用激光熔覆技术是一种利用激光作为热源来熔化表面材料，并在基体表面形成一层金属或合金涂层的表面工艺技术。
激光熔覆技术具有高能量密度、熔池深度小、熔覆过程对基体材料影响小、熔覆层与基体结合强等优点，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、电力、石油化工等领域。
下面将从几个典型的领域来浅述激光熔覆技术的应用。
一、航空航天领域航空航天领域对材料的要求非常严格，要求材料具有高温、高压、高强度的特性。
激光熔覆技术可以对航空发动机叶片、导向叶片等进行表面修复，提高其使用寿命和工作效率。
激光熔覆技术可以修复叶片表面的氧化、烧蚀、裂纹等缺陷，提高叶片表面的抗氧化、抗磨损能力，延长叶片使用寿命，降低航空发动机的维护成本。
二、汽车制造领域汽车制造领域对零部件的使用寿命和安全性要求非常高，其中的发动机、变速器等核心部件往往需要在高温、高压、高速的工作环境下长时间工作。
激光熔覆技术可以应用于汽车发动机气缸内壁、气缸盖、曲轴、凸轮轴等零部件的表面修复和强化。
激光熔覆技术可以修复零部件的磨损、疲劳裂纹等缺陷，提高其表面的硬度和耐磨损能力，延长零部件的使用寿命，提高汽车的可靠性和安全性。
三、电力领域电力领域的发电设备也是激光熔覆技术的重要应用领域。
电力设备经过长时间的高速旋转和高温高压的工作环境，表面常常会出现磨损、腐蚀等问题，降低了设备的工作效率和使用寿命。
激光熔覆技术可以应用于电力设备的叶片、轴承、密封面等部件的表面修复和强化，提高设备的抗磨损能力和耐腐蚀能力，延长设备的使用寿命，提高电力设备的可靠性和稳定性。
四、石油化工领域激光熔覆技术在航空航天、汽车制造、电力、石油化工等领域都有着重要的应用价值，可以为各行各业的设备提供高效的表面修复和强化方案，提高设备的使用寿命和工作效率，降低设备的维护成本，确保设备的可靠性和稳定性。
随着技术的不断发展和完善，相信激光熔覆技术在未来会有更广阔的应用前景。
激光熔敷_焊_技术在航空发动机生产中的应用_王茂才
热加工
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六、结语
激光复合焊将两种焊接方法结合起来，它采用了两 者各自的优点，获得了最佳的焊接效果，更高的焊接速 度与良好的焊缝搭桥能力。它是目前最先进的焊接方法 之一，实现了高焊接速度与良好焊接质量的完美结合。 激光复合焊技术是汽车工业中一种全新的焊接技 术，尤其是对于激光束焊无法实现或在经济上不可行的 装配间隙要求。它具有宽广的应用范围和高效的特性， 同时减少投资成本、缩短生产时间、节约生产成本和提 高生产率，具有更强的竞争力。
采用激光仿形熔铸技术成功地解决了许多技术难 题。例如，将磨短的高压一级叶片接长 " # $%%，及时 确保了国家重大工程顺利试车达标；使 &’(( 黑鹰战机 一级转子叶片叶尖烧蚀区变形得到修复；将海军在役的 )*+ 一级到二级和 )*+ 二级涡轮叶片端部接长 (,-%%， 现已飞行 "((. 以上。到目前，已实现批量接长修复。 !" 叶片冠部阻尼面的激光敷层强化与修复 航空发动机带冠转子叶片联锁面在高温燃气和高速 转动运行的工况下，会发生严重的高温腐蚀和微振磨损 使本来装配紧密的叶片发生严重的松动，由此引起燃气 油漏和叶片的摆动，使叶片根部遭受到很大的扭弯应力 至断裂，为此叶片联锁面必须施加防蚀抗磨涂层来强化。 采用激光熔敷稀土改性的钴基合金粉末可以实现阻尼 面强化和恢复磨损的阻尼面构形。图 " 为低压涡轮叶片阻 尼面激光熔敷钴基涂层的典型形貌及显微硬度分布。
研究与应用
是钛合金由于其耐磨性和抗机械疲劳性较差，而易产生 磨损与疲劳裂纹。某飞机的 !"#$ 合金防冰壳体内壁与 其配合件之间发生微振磨损，导致其配合密封面发生台 阶式磨损沟槽而失效，如图 %& 所示。采用钛合金高纯 净激光熔敷焊一整套工艺方法，可使壁厚仅有 #’$(( 的 壳体得到无变形修复，其补焊区为冶金结合，组织均匀 致密，如图 %) 所示。
基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺
， （ 利用激 修复焊料 金 属 粉 末 ） 光束的高能 量 ， 不断熔化修复
焊料粉末和 叶 片 基 体 材 料 ， 使 修复 焊 料 和 叶 片 基 体 紧 紧 结 合在 一 起 ， 从而达到修复目 的； 第５步： 应用机械方法对 修复 后 的 叶 片 裂 纹 表 面 进 行 修整 ， 使 其 达 到 表 面 质 量 要 图 ２ 涡轮叶片裂纹 的激光熔覆修 求； 第６步： 恢复叶片表面原 保护系统 ； 第７步： 对修复件进行质量检测 。
， ， ， ＷＡＮＧ Ｄ ｉ ｎ ｉ ａ ｎ Ｘ Ｉ Ａ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｂ ａ ｏ ＷＡＮＧ Ｄ ｏ ｎ ｆ ｅ ｎ ＣＨＥ Ｎ Ｍ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ ｇ ｊ ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ （ ， ） Ｔ ｈ ｅ Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ ｉ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｘ ｉ ｎ ａ ｎ ４ ６ ４ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｙ ｇ ： ， Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔＴ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ｏ ｆ ａ ｅ ｒ ｏ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｌ ａ ｍ ｉ ｎ ａ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｗ ａ ｓ ａ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｉ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｅ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ． Ａ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ － ｐ ｇ ｐ ｐ ｐ ｐ ， ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｎ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ｏ ｆ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｌ ａ ｍ ｉ ｎ ａ ｗ ａ ｓ ｆ ｅ ｗ ｉ ｎ ｏ ｕ ｒ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｒ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ａ ｅ ｒ ｏ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｓ ｐ ｙ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ， ， ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｌ ａ ｍ ｉ ｎ ａ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｐ ｙ ｇ ｐ ｇ ｙ ｇ ｇ ｃ ａ ｎ ｍ ｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｗ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｉ ｒ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｐ ｐ ｐ ｑ ｙ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． ｐ ， ： ， Ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｒ ｅ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ａ ｅ ｒ ｏ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｌ ａ ｍ ｉ ｎ ａ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ａ ｉ ｒ ｐ ｇ ｇ ｙ ｙ
航空发动机叶片修复工艺研究
航空发动机叶片修复工艺研究航空发动机是飞机的核心部件，其可靠性和性能直接影响到飞机的飞行安全和经济性。
叶片是发动机中非常关键的构件，其质量和状态对发动机的运行和效率起着至关重要的作用。
然而，由于长时间的高温高压工况，航空发动机叶片容易出现磨损、疲劳甚至裂纹等问题，因此研究发动机叶片的修复工艺显得尤为重要。
叶片修复工艺旨在修复叶片的损坏，使其恢复到正常使用状态，从而延长发动机的使用寿命，并降低维修成本。
叶片修复通常包括以下几个步骤：首先是叶片的检测和评估。
通过非破坏性检测方法，如超声波检测、X射线检测等，对叶片进行全面检查，确定叶片的破损程度和位置，判定是否需要修复。
接下来是叶片的清洗和去除损伤部位。
清洗是为了将叶片表面的沉积物和污垢清除干净，以便更好地进行后续修复工作。
去除叶片的损伤部位可以采用多种方法，如机械切割、化学腐蚀、激光熔化等，根据叶片的具体情况选择合适的方法。
然后是叶片的修复和涂覆。
叶片的修复可以采用焊接、喷涂、堆焊等方式，根据叶片的材质和损伤情况选择合适的修复方法。
修复完毕后，需要对叶片进行涂覆保护，以提高叶片的抗腐蚀能力和使用寿命。
最后是对修复后的叶片进行性能测试和质量保证。
性能测试是为了验证修复后叶片的性能是否达到设计要求，包括叶片的强度、刚度、气动性能等。
质量保证则是通过严格的检验和测试，确保修复后的叶片质量稳定可靠。
叶片修复工艺的研究重点在于提高修复效率和质量。
一方面，研究人员致力于开发更加高效的修复方法和工艺流程，以缩短修复周期并减少人工操作；另一方面，研究人员着重优化修复材料的性能和组织结构，以提高修复后叶片的强度和耐久性。
在叶片修复工艺的研究中，许多高新技术得到了广泛应用。
例如，激光修复技术可以通过激光束对叶片进行局部熔化，实现精确的修复效果；纳米涂层技术可以通过在修复区域涂覆纳米材料，提高叶片的表面硬度和耐腐蚀性。
这些新技术的引入不仅能够提高修复效率和质量，还能够开启发动机叶片修复工艺的新时代。
航空发动机叶片激光熔覆、数控加工和超声滚压复合再制造工艺链研究
航空发动机叶片激光熔覆、数控加工和超声滚压复合再制造工
艺链研究
佚名
【期刊名称】《表面工程与再制造》
【年(卷),期】2024(24)2
【摘要】航空发动机叶片的修复与再制造工艺在几何精度和力学性能上要求较高。
因此,需要多种工艺的协同作用来完成叶片的修复工作。
本文主要研究航空发动机
叶片修复多道工序之间的耦合关系以及各道工序对叶片最终表面完整性的影响和作用。
首先,针对叶片修复的需求,提出了激光熔覆、数控加工和超声滚压的混合再制
造工艺链。
然后,建立了叶片混合再制造工艺链中几何特征构建与瞬态热-结构行为的数值模型。
【总页数】1页(P49-49)
【正文语种】中文
【中图分类】V23
【相关文献】
1.轴类零件再制造火焰喷涂高频感应熔覆复合工艺方法研究
2.液压支架立柱激光熔覆再制造工艺研究
3.液压缸活塞杆激光熔覆再制造工艺模拟研究
4.激光熔覆再制
造双相不锈钢工艺与性能研究5.H13热锻模具钢激光熔覆再制造工艺实验研究
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激光熔覆技术在凸轮轴修复中的应用
激光熔覆技术在凸轮轴修复中的应用激光熔覆技术是一种先进的表面修复工艺，利用激光束熔化表面材料，与基体材料融合，从而修复表面缺陷和提高零件使用寿命。
激光熔覆技术在工业制造和维修领域有着广泛的应用，特别是在凸轮轴修复中，其优异的表面质量和修复效果得到了广泛认可。
凸轮轴作为内燃机的关键零部件，其工作环境苛刻，长时间高速运转容易因磨损、疲劳裂纹等原因导致表面质量下降，从而影响发动机的性能和使用寿命。
传统的修复方法主要包括磨削、堆焊、喷涂等，这些方法在一定程度上可以修复凸轮轴表面缺陷，但难以满足高精度、高效率、高品质的修复需求。
而激光熔覆技术作为新型的表面修复方法，具有精度高、热影响小、材料利用率高的优势，已经成为凸轮轴修复领域的热门技术。
1. 高精度：激光熔覆技术可以实现对凸轮轴表面的精细修复，通过控制激光熔化和喷射参数，可以实现表面的精细化处理，保证凸轮轴的高精度和高表面质量。
2. 热影响小：激光熔覆技术通过局部加热的方式进行表面修复，熔化深度浅，热影响区小，不会导致凸轮轴整体性能的下降，避免了传统焊接、热喷涂等方法中普遍存在的变形和裂纹问题。
3. 材料利用率高：激光熔覆技术可以选择合适的熔覆材料，通过粉末喷射的方式进行表面修复，材料利用率高，可以最大程度地降低修复成本，提高零件的使用寿命。
4. 修复效率高：激光熔覆技术具有高效的特点，通过精密的激光加工系统可以实现对凸轮轴表面的快速修复，大大提高了修复效率，缩短了修复周期。
三、激光熔覆技术在凸轮轴修复中的典型案例以某汽车发动机凸轮轴的修复为例，通过激光熔覆技术成功实现了对凸轮轴表面的修复。
具体步骤如下：1. 表面准备：首先对凸轮轴表面进行清洗、除油、打磨等处理，保证表面干净、平整，为后续的激光熔覆修复提供良好的基础。
2. 参数选择：根据凸轮轴的具体情况，选择合适的熔覆材料和激光加工参数，确保修复过程中熔覆层与基体材料的良好融合。
3. 激光熔覆：利用激光熔覆设备对凸轮轴表面进行精确的加工，通过激光束对熔覆材料进行熔化，形成均匀致密的熔覆层，修复凸轮轴表面的缺陷。
航空发动机缺陷叶片激光熔覆修复参数确定
发动机铸 造叶片 中的缺 陷件 进行修复 。本 文在对航 空发 动机铸造叶 片缺 陷进行分析 的基础 上对如何通过使 用
冲层 相 比提升 １ ％ 的 出光量 ，此结 果 和前 面探 讨 Ｘ Ｒ Ｄ量 至３ ０ ． ５ ｍ Ｗ ，故使用 Ｐ ＶＤ成长 均匀 的氮 化镓会 比 ＭＯ Ｃ Ｖ Ｄ 出来 的 （ １ ０ ２ ） 半 高宽有相 同的趋势 ，所镀 的氮 化铝薄膜 厚 长 的低温 氮化镓 为较 好 的缓 冲层选 择 。另 一方 面 为缓 冲 度越低 拥有较低 的 （ １ ０ ２ ） 半高宽 ，且其亮度也 会相对 比较 层 为非 晶系 结构 ，会 有 吸光 的疑 虑 ，此会让 Ｐ Ｓ Ｓ 衬 底 的 高 ，因为 低温 氮化镓 等缓 冲层 属 于非 晶系 结构 ，会吸 光 功能 无法 完全 呈现 ，让光从 发光 层发 射至 ｎ — ｔ ｙ ｐ ｅ 端 的光 而降低 Ｐ Ｓ Ｓ衬底 的作用 。
激 光 熔 覆技 术 对 航 空 发 动 机 铸 造 叶 片 的 缺 陷进 行 修 复 进 行 分 析 介 绍 。
关键词 ： 航 空发动机铸造叶片 ； 缺陷 ； 激光熔覆修复
中 图分类 号 ： Ｔ Ｇ１ ５ ６ 文 献标识 码 ： Ａ
航 空 发 动机 铸 造 叶 片 的铸 造技 术 要 求 高 、难 度 大 ，
中国 新 棼 妒 虽 … ７ … Ｎ ｌ ０ 一 Ｏ … ９
…
…
…
航 空发 动机缺 陷叶片激光 熔覆 修 复参数确 定
航空发动机涡轮叶片焊接修复裂纹分析与控制
焊堆 焊 的方 式来恢 复表 面质量 。在 完成 了对航 空 发动 机涡 轮 叶 对 裂纹 进 行 检 查 的过 程 巾使 用 乙醇 和 酒 精 对 裂 纹 表 面进 行 清
片 的堆 焊 后 ，使用 荧 光 探 伤法 对其 进 行 检查 时发 现 了裂 纹 的存 洗 ，发 现 裂纹呈 蓝色 ，可 以初步 断定航 空 发动 机涡 轮机 叶 片裂纹
蚀 ，在这 些 影 响 因素 的作 用 下 ，航 空 发动 机 涡 轮 叶 片 的 叶 冠 间 在 焊缝 和焊缝 周 边 、基体 融 合 区等位 置 ，焊接响航 空 发 动机 涡 轮 叶片 叶 冠 阻尼 效 果 ，严 纹 ，呈现 ｝ＩＪ中间 宽两端 细 的特 点 。焊 接 裂纹 与焊 缝整 体呈 现 为
不 断的增 加 ，提 高航 空发动 机 的制造 和 维修 质量 用 以提 高航 空发 动机 的使 用性 能 是现今 乃至今 后 一段 时 间航 空发 动 机制 造和 维
修 发展 的重 点 。在组 成航 空发 动机 的 众 多零部件 中，涡轮 叶 片是 其 中的 关键 部件之 一 丽 轮 叶片运 行 所 处的环 境 恶 劣且 复杂 ，同时
几 十 吨 Ｆ推 力 ，将 契 片 向两边 扩 张 ，从 而 将 煤 矿 所 需 要 的物 体 加 安全 ，使煤 矿 企业 获得 更多 的经 济利 益 。煤矿 企业 应 该根据
进 行 分离 ，分裂 机具 有 四 大特 点 ，首先 是 安全 性 ，分 裂机 在 静 态 自己企业的具体情况和煤矿 的情况选取精 良的掘进机 ，使 掘进
重 的甚 至 于会 造 成航 空 发 动机 涡轮 叶 片断裂 ，从 而 导致 航 空 发 ８０。±ｌＯ。的夹 角 ，其 裂纹 延伸 方 向与 航空 发 动机 涡轮 叶 片叶 身方
航空发动机叶片铸造缺陷激光熔覆修复的研究_刘其斌
on crack ing sen sib ility of in terface between c ladd in g and m atr ix
Y2O3 含量 叶片熔覆
( w t% )
部位
0. 5 端面部位 1. 0 端面部位 1. 5 端面部位 2. 0 端面部位 2. 5 端面部位
扫描速度 V /mm m in- 1
C 0 13~ 0 22
Cr 8 5~ 9 5
Co 9 0 ~ 11 0
Mo 2 5~ 3 5
Al 4 8~ 5 7
Ti 4 1~ 4 7
V
Zr
B
Fe
0 6 ~ 0 9 0 05~ 0 09 0 012~ 0 022 1 0
Ni 余量
180, 190, 200, 210mm /m in。涂层 粉 末中 稀土 氧化 物 Y 2O3 的含量分别为 ( 质量分数, % ) 0 5、1 0、1 5、2 0 和 2 5。 1 3 试验方法
合金粉末, 镍基合金粉末的成分与 K417G 合金相近, 并在粉末中加入不同含量的 Y2 O3。 1 2 试验工艺参数的选择
激光熔覆工艺参数如下: 固定激 光功率 P = 1 5kW, 光斑直径 d = 3~ 4mm, 扫 描速度分 别为 V =
52
《金属热处理》2006年第 31卷第 3期
表 1 K417G 合金的化学成分 ( 质量分数, % ) T ab le 1 Chem ical com position of K 417G alloy( w t% )
和结构极其复杂, 制造精度高, 导致叶片的精铸成品率 很低, 大概有一半左右的铸造叶片会出现缩松、缩孔等
预置涂层法对航空发动机叶片铸造缺陷进行激光熔覆 修复试验, 通过对熔覆层表观质量和内部组织结构的
用于修复航空涡轮叶片的激光熔覆技术
用于修复航空涡轮叶片的激光熔覆技术国内外发展现状于璐璐1韩昌旭2（1．北京首钢机电有限公司机械厂，北京，1000432.西北工业大学，凝固技术国家重点实验室，陕西，西安，710072）摘要：激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，具有广阔的应用前景。
本文介绍了激光熔覆技术的概念、工艺特点，存在的主要问题，以及在修复航空发动机涡轮叶片上的应用。
关键词:激光熔覆技术；工艺特点；应用；涡轮叶片中图分类号：TN249文献标志码：AThe Present Development Situation of Laser Cladding for Repairing Turbine Blades of Aeroenginesat Home and AbroadYu Lulu, Han Changxu(Shougang Machinery Plant, Shougang Machinery & Electic Co., Ltd., Beijing, China, 100043)Abstract：Laser cladding is an advanced surface modification technique, which has wide application perspective. This article introduced the definition, process characteristic and existing problems of laser cladding and application for repairing turbine blade of aeroengines.Key words：laser cladding；process characteristic；application；turbine blade1 激光熔覆技术的优势涡轮叶片的工作条件极为恶劣，在使用过程中，叶片与热端部件往往是薄弱环节。
涡轮叶片锯齿冠激光熔敷的应用研究
涡轮叶片锯齿冠激光熔敷的应用研究
涡轮叶片锯齿冠激光熔敷技术是一种用于提高涡轮叶片性能的
新型方法。
本技术的原理是将激光光芒熔敷到涡轮叶片上，形成一个锯齿形圆柱体结构，以提高涡轮叶片的效率和增加其对推力的响应能力。
本研究旨在探讨涡轮叶片锯齿冠激光熔敷的应用方法以及其在发动机性能上的潜在效益。
激光熔敷涡轮叶片的方法分为两种：一种是采用可调节直径的钻孔熔敷技术；另一种是采用一维激光扫描的技术。
第一种方法比第二种要快得多，但它的精度较低，它还会产生大量的噪声。
而对于第二种技术，调整锯齿形结构很困难，但是它提供了更高的精度和稳定性。
涡轮叶片锯齿冠激光熔敷技术由于其复杂的结构，还有一些技术挑战。
其中最关键的技术挑战是如何调整熔敷参数，以满足叶片表面均匀性和光学质量的要求，保证激光可以被准确地对准。
此外，熔敷工艺的控制也存在困难，如控制温度和热传导的流动，使熔敷表面保持平坦，并保证不产生裂纹。
通过涡轮叶片锯齿冠激光熔敷技术，涡轮叶片的结构可以得到改善，涡轮叶片的表面均匀性得到提高，其抗氧化性能也大大提高。
因此，涡轮叶片的运行可以更加高效。
为了进一步证实涡轮叶片锯齿冠激光熔敷技术的效果，进行了一系列的试验。
试验中发现，通过激光熔敷技术处理过的涡轮叶片具有更高的耐磨性，更高的耐腐蚀性和更好的抗氧化性，而且运行温度和噪声水平也有所降低。
最后，本研究结果表明，通过涡轮叶片锯齿冠激光熔敷技术，可以显著提高涡轮叶片的性能，使其运行更加可靠，性能更加稳定，从而提高发动机的效率。
未来，这一技术可能会在涡轮叶片领域得到进一步推广和改进，并在更多的发动机上得到应用。
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因 航空发动机涡 轮 叶 片 的 工 作 条 件 非 常 恶 劣 ， 此采用了性能优异但价格十分昂贵的镍基和钴基高 温合金材材及复杂的制造工艺 ， 因而成本很高 ， 如单 个国产普通叶片的 平 均 价 格 可 达 １ 万 多 元 ， 进口机 型的某些叶片更是高达上万美元 。 然而涡轮叶片由
于受磨损 、 冲击 、 高 温 燃 气 和 冷 热 疲 劳 等 作 粉 末 ） 光束的高能 量 ， 不断熔化修复
焊料粉末和 叶 片 基 体 材 料 ， 使 修复 焊 料 和 叶 片 基 体 紧 紧 结 合在 一 起 ， 从而达到修复目 的； 第５步： 应用机械方法对 修复 后 的 叶 片 裂 纹 表 面 进 行 修整 ， 使 其 达 到 表 面 质 量 要 图 ２ 涡轮叶片裂纹 的激光熔覆修 求； 第６步： 恢复叶片表面原 保护系统 ； 第７步： 对修复件进行质量检测 。
内
激光器 ， 该激光器为光纤激光器 ， 体积小 、 重量轻 、 效 率高 。Ｘ－ ０ ２ Ｄ 数控系统的 Ｙ－ Ｚ 工作台采用 西 门 子 ８ 五维数控机床 。 修 复 时 采 用 同 轴 送 粉 方 式 ， 送粉器 和同轴工作头由我单位自行研制 。 最佳修复焊料金 属粉末为镍基高温合金粉末 ， 其主要成分为 （ 质量分 ： 数 ％） ｏ ４． ４ ８、 Ｃ ｒ １ ８． ５ ４、 Ｗ ４． ４ ２、 Ａ ｌ ３． ０ １、 Ｔ ｉ ２． Ｍ 。 最佳工艺参数为 ： 其余为 Ｎ 激光功 ５、 ｉ ５ ９、 Ｙ ２Ｏ ３１． 扫描速度 １ 送粉 率２ １ ０～３ ０ ０ Ｗ， ８ ０～２ ３ ０ｍｍ／ ｍ ｉ ｎ， 光斑直径 ０． 速率 ０． ９ ５～１． ２ ５ｇ／ ｍ ｉ ｎ， ３～０． ８ｍｍ。
图 １ 涡轮叶片裂纹的激光熔覆修复系统示意图
４ 修复质量检测
依据 标准试 样 的 模 拟 裂 纹 经 激 光 熔 覆 修 复 ， 试验 Ｂ ２ ２ ８－８ ７ 试验方法 进 行 常 温 拉 伸 性 能 试 验 ， Ｇ 结果见表 １， 试样断裂处发生在基 材 ， 表明裂纹修复 处的强度 性 能 已 达 到 或 超 过 了 基 材 。 依 据 Ｇ Ｂ ２ ２ ８ 拉伸温度 －８ ７ 试 验 方 法 进 行 高 温 拉 伸 性 能 试 验，
［ ］ １ ２ －
生各种裂纹缺陷 ， 因叶片材料和制造工艺的特殊性 ， ， 致使大量叶片因无法修理而 报废 ， 经济损失 十 分 巨 大 。 国 外 先 进 国 家 在 多 数 情 况下都是对损坏的涡轮叶片采取修理的措施而不是 更换 ， 其巨大的军事 价 值 和 经 济 利 益 吸 引 了 许 多 国 家和地区纷纷涉足 此 领 域 ， 如目前美国等国已成功 掌握了叶片裂纹的 激 光 修 复 技 术 ， 而我国涡轮叶片 裂纹修复技术还比 较 落 后 ， 因此我们研究了应用激 光熔覆技术对航空发动机涡轮叶裂纹进行修复的新 工艺 ， 取得了较好 的 效 果 ， 它 能 节 省 大 量 经 费， 绿色 环保 ， 将产生巨大的经济和社会效益 。
复工艺过程
３ 修复系统的主要设备及工艺参数
修复系统采用的是 Ｉ Ｐ Ｇ 激光公司生产的 １ｋＷ
《 · 热加工工艺技术与材料研究 ２ 新技术新工艺 》 ０ １ ０年 第８期
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为了检验 修复 工 艺 的 实 采用 激 光 熔 覆 的方 法 对 使 用 寿命为 ３ １ ５ｈ ０ 的某发动机 Ⅱ 级涡 轮 工 作 叶 片进 行 了 裂 纹 修 复 试 验。 该 裂纹 均 位 于 叶 际 效 果 ，我 们 需求 。
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真 空 涂 层 焊、 钨极惰性气体保 此， 如应用真空钎 焊 、 ·７ ２· 《 · 热加工工艺技术与材料研究 ２ 新技术新工艺 》 ０ １ ０年 第８期
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数的优化 。
等方 法 来 修 复 叶 片 裂 纹 时， 因为这些方 护焊 （ Ｉ Ｇ） Ｔ 法在修复过程中热 输 入 量 较 大 ， 热影响区极易出现 热裂纹 ， 同时修复过 程 中 引 起 的 收 缩 变 形 使 叶 片 的 安装精度难以保证 ， 因此 ， 这些方法的应用具有很大 的局限性 。 由于激光熔覆是超快速加热和超快速冷 却的过程 ， 具有对 基 材 的 热 输 入 量 少 、 热 影 响 区 小、 熔覆层组织细小和 易 于 实 现 自 动 化 等 优 点 ， 采用激 光熔覆的方法修复叶片裂纹与其他方法相比具有明 显的优势 。 目前 ， 激光熔覆技术已成为国际发达国 家首选的航空发 动 机 涡 轮 叶 片 修 复 技 术 。 因 此 ， 我 们采用激光熔覆技术对航空发动机叶片表面裂纹进 行修复 ， 根据航空发动机涡轮叶片的具体情况 ， 我们 设计了的激光熔覆修复系统 ， 如图 １ 所示 。 该系统由激光器 、 工作台 、 激光工作头 、 送粉器 、 温度监测系统等 组 成 。 激 光 器 产 生 激 光 束 ， 通过光 路系统和激光工作 头 作 用 于 叶 片 裂 纹 表 面 ， 产生高 温， 同时送粉器送入修复焊料金属粉末于裂纹处 ， 修 复焊料金属粉末和叶片基体金属在激光作用下超快 速熔化和 超 快 速 冷 却 ， 从 而 达 到 填 补 裂 纹 的 效 果。 工作台是一数控工 作 平 台 ， 可以根据叶片裂纹的形 状和大小自动精确 的 移 动 ， 从而保证修复的精度和 质量 。 温度监测系统主要作用是实时监测金属融化 处的温度 ， 并及时微调激光功率 ， 以保证修复工艺参
柱状晶为主 。 这主要与此区域液态金属的流动情况 以及凝固条件有较大的关系 。 由于焊缝的散热方向
２ 修复工艺过程
经研究 ， 应用激光熔覆技术修复叶片表面裂纹 ， 其工艺过程如下 ： 第１步： 在叶片进行修复前需对叶片进行检测 ， 主要采用无损探伤 的 方 法 ， 以检测叶片裂纹的具体 位置 、 形状 、 大小等 ， 判断是否具有修复价值 ； 以便修复 ；
第２ 步： 对叶片表面进行清洗， 洗 去 表 面 污 垢， 第３步： 清洗裂纹 ， 其目的是完全去除叶片裂纹 处的氧化膜和污垢 ， 使熔覆金属粉末能润湿叶片裂
试验结果见表 １， 同样试样断裂处发生在基 ０ ０ ℃， ８ 材， 表明高温时裂纹 修 复 处 的 强 度 性 能 已 达 到 或 超 过了基材 。 对裂纹 修 复 组 织 进 行 了 扫 描 电 镜 观 察 ， 结果如图 ３ 所示 。 该图为修复质量良好的熔覆组织 形貌 ， 可以看出熔覆区组织细小致密 ， 其晶粒形貌以
纹表面 ， 与基 体 金 属 冶 金 结 合， 达到修复叶片之目 的 。 针对此类氧化 膜 ， 目前国际上常用的去除方法
内
主要有氟化物反应 去 除 法 和 机 械 方 法 去 除 法 ， 我们 采用的是机械方法 ； 第４步： 应用激光熔覆修 复系 统 对 叶 片 裂 纹 进 行 激 光 熔覆修复 ， 即将激光束照射在 裂纹处 ， 同时 送 粉 器 不 断 送 粉
基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺
汪定江 ， 夏成宝 ， 王东锋 ， 陈名华
） （ 空军第一航空学院 ， 河南 信阳 ４ ６ ４ ０ ０ ０
摘 要： 航空发动机涡轮叶片裂纹的 修 复 是 飞 机 修 理 工 作 中 的 难 题 ， 目前国内对涡轮叶片裂纹的修 复工艺研究甚少 。 本文研究了基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺 ， 设计出了涡 轮 叶片裂纹的激光修复系统 ， 得出了修 复 工 艺 过 程 和 主 要 工 艺 参 数 。 应 用 该 工 艺 修 复 叶 片 裂 纹 ， 其质量满 足使用需要 。 关键词 ： 发动机涡轮叶片 ； 激光技术 ； 裂纹修复 中图分类号 ： Ｐ ２ ７ ４； Ｔ Ｐ ３ ９ ９ 文献标志码 ： Ｂ Ｔ ｅ ｗ Ｒ ｅ ａ ｉ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ Ｌ ａ ｍ ｉ ｎ ａ Ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｃ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ａ Ｎ ｇ ｙ ｐ ｇ ｇ