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激光焊接在航发中的应用

2019-03-05 2790

(1)激光焊接在发动机制造中的应用 激光焊接技术以其优异的热源性能、极佳的变形控制优势及较广的材料焊接适应性,在航空发动机薄壁高精度构件焊接方面独具优势,在航空高温合金、钛合金、钛铝金属间化合物等新型材料焊接方面有较大的发展前景。国外极为重视航空构件激光焊接技术的研发与应用,欧盟第六框架研究项目AROSATEC针对压气机定子与叶栅、高压和低压叶片出口与盖板连接,以及涡轮机匣开展了激光焊接技术研究。 

美国普惠公司完成涡轮叶片所需部件的自动激光焊接,如JT9D和FLO的二级涡轮转子叶片以及V2500、F100-PW-220、PW2037、PW4000等发动机的涡轮叶片、导向叶片、机匣及燃烧室等。美国GE公司也已成功完成了发动机导向叶片组件的激光焊接,有效地解决了镍基合金零件激光焊接变形与裂纹等问题,并用6kW的CO2 激光设备焊接了喷气发动机燃烧室衬套。英国R&R公司用固体激光器与机器人组合完成钛合金和高温合金的自动化焊接,保证了焊缝和焊接过程的一致性,减少了焊接变形,接头残余应力低,大大减少了校形工作量。日本JAEC的相关公司采用6kW的CO2激光设备完成了V2500发动机的风扇机匣前后段焊接。

早在20世纪90年代末期,某公司就与西北工业大学联合攻关,开展了Inconel625高温合金航空发动机前、后冷气导管的激光焊接工艺研究,采用了CO2激光焊接设备,开发了从焊前清洗、装配焊接到焊后处理等全套焊接工艺,满足了使用需求。北京航空制造工程研究所已将激光焊接技术应用于发动机钛合金承力构件制造,并采用激光焊接技术替代板扩散连接技术,在国内率先开展了钛合金超塑成形/激光焊的多层结构制造工艺研究。波音公司和华盛顿州立大学联合也开发了超塑成形和激光焊接的组合工艺,通过激光焊接方法可以更加灵活的构造芯板图案,大大提高生产效率、降低成本。

(2)激光焊接在发动机修理中的应用  发动机部件主要损伤形式有外物打伤、磨损、裂纹、烧蚀和加工缺陷等,部件材料、损伤部位、损伤形式的多样性,决定了损伤后焊接修复的复杂性。激光焊接修复技术利于近净成形,减少裂纹产生,大量应用于航空发动机零部件修理。

美国霍尼韦尔公司已经成功将激光焊接技术应用于Avro RJ支线喷气系列飞机发动机LF507的叶片修理。加拿大Liburdi集团公司采用自动送丝激光焊接设备进行叶片修理,已实现了RB211发动机高、中、低压涡轮叶片修理(见图7),并于2001年获得R&R公司授权专门从事RB211发动机叶片和其他部件的激光焊接修复。德国MTU公司开发了可用于风扇整体叶盘的叶片损伤修复的激光焊接技术,形成了焊接、机械加工、精密抛光和无损检测修理规范。

奔腾激光根据多年在激光焊接领域的技术沉淀,在航空发动机制造和维修领域积累了丰厚经验,可以针对各种需求制定焊接方案。

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