航空工業(yè)是激光熔覆技術(shù)應(yīng)用潛力**的領(lǐng)域之一。航空發(fā)動(dòng)機(jī)磨損是發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)中的一大難題。英國(guó)Rolls Royce公司采用激光熔覆增材制造技術(shù)代替鎢極氬弧堆焊修復(fù)航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，不僅解決了工件的開裂問題，而且極大地降低了工時(shí)。我國(guó)也將激光熔覆增材制造技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和閥座等的修復(fù)與制造，并取得了良好的效果。

 

20世紀(jì)80年代初，英國(guó)Rolls Royce公司采用激光熔覆技術(shù)對(duì)RB211渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)殼休結(jié)合部位和高壓葉片進(jìn)行激光金屬修復(fù)，取得了良好效果。該葉片由超級(jí)鎳基合金鑄造，在1600K溫度下工作，過去是用鎢極氬弧焊（TIG）堆焊鈷基合金，熱輸入大、稀釋嚴(yán)重，熱影響區(qū)易產(chǎn)生裂紋。改用2kW快速軸流CO2激光熔覆，在重力作用下吹氬氣送粉，功率密度為104~105W/cm2，自動(dòng)化操作熔覆一個(gè)葉片只需75s，而過去用鎢極氬弧堆焊一個(gè)葉片約需4min。特別是激光熔覆增材制造鈷基合金，合金用量減少50%，工件變形小，工藝質(zhì)量好，重復(fù)性好，經(jīng)濟(jì)效益十分**。

 

美國(guó) AeroMet公司在該領(lǐng)域的研發(fā)也有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，多個(gè)系列的激光熔覆成形零件已獲準(zhǔn)在實(shí)際飛行中使用。采用激光熔覆增材制造技術(shù)表面強(qiáng)化制造的飛機(jī)零部件，不僅性能上超過傳統(tǒng)工藝制造的零件，生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期都大幅度降低。圖1所列為激光熔覆技術(shù)在航空制造中應(yīng)用的幾個(gè)示例。

圖1 激光熔覆在航空制造中應(yīng)用的幾個(gè)示例

 

 

航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、葉輪和空氣密封墊等零部件，可以通過激光熔覆增材制造技術(shù)修復(fù)與制造。例如，用激光熔覆增材制造技術(shù)修復(fù)飛機(jī)零部件中的裂紋，一些非穿透性裂紋通常發(fā)生在厚壁零部件中，其他金屬修復(fù)技術(shù)難以發(fā)揮作用。 采用添**末合金的多層激光熔覆增材制造技術(shù)可恢復(fù)其使用性能，激光熔覆增材制造技術(shù)還可以用于飛機(jī)螺旋槳葉片激光三維表面熔覆修復(fù)。

 

隨著控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，激光熔覆增材制造技術(shù)越來越向智能化、自動(dòng)化方向前進(jìn)。 從直線和旋轉(zhuǎn)的一維激光熔覆，經(jīng)過X、Y兩個(gè)方向同時(shí)運(yùn)動(dòng)的二維熔覆，到20世紀(jì)90年代開始向三維同時(shí)運(yùn)動(dòng)熔覆構(gòu)造金屬零件發(fā)展。目前已經(jīng)把激光器、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控激光加工機(jī)，外光路系統(tǒng)、自動(dòng)化可調(diào)合金粉末輸送系統(tǒng)（也可送絲），**CAD/CAM軟件和全過程參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，集成構(gòu)筑了閉環(huán)控制系統(tǒng)，直接3D打印制造出金屬零件，標(biāo)志著激光熔覆技術(shù)的發(fā)展邁上了新的臺(tái)階。