激光焊接在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用
(1)激光焊接在發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用 激光焊接技術(shù)以其優(yōu)異的熱源性能、的變形控制優(yōu)勢及較廣的材料焊接適應(yīng)性,在航空發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁高精度構(gòu)件焊接方面獨(dú)具優(yōu)勢,在航空高溫合金、鈦合金、鈦鋁金屬間化合物等新型材料焊接方面有較大的發(fā)展前景。國外極為重視航空構(gòu)件激光焊接技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,歐盟第六框架研究項(xiàng)目AROSATEC針對壓氣機(jī)定子與葉柵、高壓和低壓葉片出口與蓋板連接,以及渦輪機(jī)匣開展了激光焊接技術(shù)研究。
美國普惠公司完成渦輪葉片所需部件的自動(dòng)激光焊接,如JT9D和FLO的二級渦輪轉(zhuǎn)子葉片以及V2500、F100-P W-220、PW2037、PW4000等發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、機(jī)匣及燃燒室等。美國GE公司也已成功完成了發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片組件的激光焊接,有效地解決了鎳基合金零件激光焊接變形與裂紋等問題,并用6kW的CO2 激光設(shè)備焊接了噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室襯套。英國R&R公司用固體激光器與機(jī)器人組合完成鈦合金和高溫合金的自動(dòng)化焊接,保證了焊縫和焊接過程的一致性,減少了焊接變形,接頭殘余應(yīng)力低,大大減少了校形工作量。日本JAEC的相關(guān)公司采用6kW的CO2激光設(shè)備完成了V2500發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇機(jī)匣前后段焊接。
早在20世紀(jì)90年代末期,某公司就與西北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合攻關(guān),開展了Inconel625高溫合金航空發(fā)動(dòng)機(jī)前、后冷氣導(dǎo)管的激光焊接工藝研究,采用了CO2激光焊接設(shè)備,開發(fā)了從焊前清洗、裝配焊接到焊后處理等全套焊接工藝,滿足了使用需求。北京航空制造工程研究所已將激光焊接技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金承力構(gòu)件制造,并采用激光焊接技術(shù)替代板擴(kuò)散連接技術(shù),在國內(nèi)率先開展了鈦合金超塑成形/激光焊的多層結(jié)構(gòu)制造工藝研究。波音公司和華盛頓州立大學(xué)聯(lián)合也開發(fā)了超塑成形和激光焊接的組合工藝,通過激光焊接方法可以更加靈活的構(gòu)造芯板圖案,大大提高生產(chǎn)效率、降低成本。
(2)激光焊接在發(fā)動(dòng)機(jī)修理中的應(yīng)用 發(fā)動(dòng)機(jī)部件主要損傷形式有外物打傷、磨損、裂紋、燒蝕和加工缺陷等,部件材料、損傷部位、損傷形式的多樣性,決定了損傷后焊接修復(fù)的復(fù)雜性。激光焊接修復(fù)技術(shù)利于近凈成形,減少裂紋產(chǎn)生,大量應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件修理。
美國霍尼韋爾公司已經(jīng)成功將激光焊接技術(shù)應(yīng)用于Avro RJ支線噴氣系列飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)LF507的葉片修理。加拿大Liburdi集團(tuán)公司采用自動(dòng)送絲激光焊接設(shè)備進(jìn)行葉片修理,已實(shí)現(xiàn)了RB211發(fā)動(dòng)機(jī)高、中、低壓渦輪葉片修理(見圖7),并于2001年獲得R&R公司授權(quán)專門從事RB211發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和其他部件的激光焊接修復(fù)。德國MTU公司開發(fā)了可用于風(fēng)扇整體葉盤的葉片損傷修復(fù)的激光焊接技術(shù),形成了焊接、機(jī)械加工、精密拋光和無損檢測修理規(guī)范。
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