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
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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。
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。
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
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。
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。