激光加工是利用高輻射強度的激光束 ，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦(聚焦后的功率密度可達到10*4~10*11w/cm2)，對工件加工部位施加高溫的熱加工技術(shù)。激光束的能量可使合金中的高熔點相、夾雜物等完全熔化。激光加工可在大氣中進行，也可在真空中進行。對于一些特殊的合金(如鈦合金)，無需在真空狀態(tài)下進行激光加工，只需吹保護性氣體(對于鎳基合金和欽合金采用氨氣或氮氣)�；�體材料熔化區(qū)可限制在幾十微米，甚至更薄的范圍。激光熔敷層產(chǎn)生的熱影響區(qū)的厚度大約是熔敷層厚度的1/10(0.10-0.25mm)，這就意味著熱影響區(qū)很窄。
激光熔敷和焊接技術(shù)優(yōu)勢
激光熔敷多用于發(fā)動機零部件的恢復(fù)尺寸修復(fù)，與其他形式的堆焊相比，該技術(shù)優(yōu)勢集中體現(xiàn)在以下幾個方面。
(1) 激光熔敷加工精度高，易于實現(xiàn)近凈成形和后續(xù)精加工。如果采用TIG堆焊，堆焊的寬度與高度不易控制，后續(xù)精加工余量過大，且熱影響區(qū)大。
(2) 激光熔敷加工易于數(shù)字化控制，可加工幾何形狀復(fù)雜的零部件。若采用手工焊接，在穩(wěn)定性和質(zhì)量上都無法滿足要求。
(3) 采用高效的自動化激光熔敷技術(shù)，可以有效地減小熱影響區(qū)，降低葉片裂紋的產(chǎn)生，產(chǎn)品的一次合格率可以穩(wěn)定在95%以上，而采用傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)工藝(TIG堆焊)則相差甚遠(yuǎn)。
(4) 激光熔敷可以在氫氣保護下進行，而無需真空環(huán)境。與電子束堆焊相比，加工效率更高，設(shè)備維護更方便。
國外的應(yīng)用現(xiàn)狀
激光熔敷技術(shù)主要用于航空發(fā)動機渦輪葉片、導(dǎo)向葉片和氣路封嚴(yán)系統(tǒng)的零部件修理。以下是國外一些公司應(yīng)用激光熔敷技術(shù)的情況。
(1) 英國羅-羅公司
激光熔敷在燃?xì)廨啓C熱端部件制造上的運用，應(yīng)首推羅一羅公司。該公司于1981年就采用此工藝對RB211發(fā)動機渦輪葉片冠部阻尼面進行鉆基耐磨合金敷層強化處理。在羅一羅公司資助下，英國諾丁漢大學(xué)已經(jīng)開發(fā)出葉片修理系統(tǒng)，并在羅-羅公司大修中心得到應(yīng)用，維修的范圍有壓氣機葉尖，渦輪葉片封嚴(yán)蓖齒等。
(2) 美國普惠公司
普惠公司繼羅-羅公司之后進一步發(fā)展了激光熔敷技術(shù)，成功地建立了兩條自動化激光熔敷生產(chǎn)線，在JT8D和JT9D兩種發(fā)動機的第一級和第二級的PWA1455合金材料的轉(zhuǎn)子葉片鋸齒冠阻尼面上，制備出高質(zhì)量的鉆基耐磨合金層。
普惠公司在美國空軍項目(IMIP計劃)資助下，建立了渦輪葉片激光焊接加工中心，可以完成渦輪葉片所需部件的自動激光焊接，如JTgD與Flo的二級渦輪轉(zhuǎn)子葉片和V2500、F100與PW2037的渦輪導(dǎo)向葉片等。
(3) 美國通用電氣公司
美國通用電氣(GE)公司首先將激光熔敷技術(shù)應(yīng)用在燃?xì)廨啓C熱端部件的修復(fù)上。它于1990年采用5kWCO2激光加工設(shè)備，接長修復(fù)了高壓渦輪葉片的葉尖。并聲稱該技術(shù)為公司十大新技術(shù)之一。
GE公司成功地完成了噴氣發(fā)動機的導(dǎo)流板和導(dǎo)向葉片的激光焊接組裝，有效地解決了Inconel600和700系列Hastelloy，Ren41和Waspaloy牌號的鎳基合金小型零件激光焊接變形與裂紋等問題。
(4) 美國霍尼韋爾公司
在先進的維修領(lǐng)域，霍尼韋爾公司重點發(fā)展以下三方面:自適應(yīng)加工;激光焊接，釬焊和熱加工;表面處理和先進涂層工藝。其中，激光焊接修理發(fā)動機葉片工藝已經(jīng)成功用于LF507渦扇噴氣發(fā)動機上。據(jù)統(tǒng)計，葉片的翻修成本僅為購置新葉片價格的1/5，對一臺商用發(fā)動機，修理其低玉渦輪葉片，可以比更換這些葉片節(jié)約18萬美元。該公司已經(jīng)修復(fù)了100萬片的渦輪葉片，并且修復(fù)的葉片已累計飛行2千萬個飛行小時�；裟犴f爾公司擁有幾十項關(guān)于激光焊接技術(shù)的專利，其中包括先進的送粉裝置;采用3-D自適應(yīng)技術(shù)激光焊接噴管和氣體整流罩;便攜式激光設(shè)備。