Abstrak
Teknologi kelongsong laser menggunakan sinar laser dengan kepadatan energi tinggi untuk melelehkan dan memadatkan serbuk paduan dengan komposisi dan sifat yang berbeda-beda pada permukaan substrat dengan cepat, membentuk lapisan kelongsong yang tahan aus, tahan korosi, dan tahan oksidasi. Proses ini secara signifikan meningkatkan kinerja permukaan bahan dasar sekaligus menghemat biaya. Selain itu, kelongsong laser dapat digunakan untuk memperbaiki komponen yang rusak yang diproduksi selama produksi dan servis dengan membangun material dalam dimensi yang tidak sesuai dan memulihkan geometri komponen melalui pemesinan berikutnya. Makalah ini berfokus pada perbaikan bilah kipas paduan TC4 yang digunakan dalam mesin pesawat terbang, yang telah mengalami kerusakan signifikan selama produksi dan penggunaan, yang menyebabkan peningkatan biaya produksi dan operasional. Dengan menerapkan kelongsong laser untuk perbaikan dan pembuatan ulang bilah paduan titanium yang rusak, sifat permukaan material ditingkatkan, dan bagian yang rusak dipulihkan, sehingga secara signifikan mengurangi biaya penggantian komponen baru. Dalam penelitian ini, paduan TC4 dipilih sebagai bahan substrat, dan bubuk paduan TC4 yang sesuai dipilih untuk kelongsong. Penelitian ini secara sistematis menyelidiki efek parameter proses utama, seperti daya laser, kecepatan pemindaian, dan laju pengumpanan bubuk, pada dimensi lapisan kelongsong, struktur mikro, kontrol cacat, dan sifat mekanis, yang menghasilkan parameter proses kelongsong laser yang dioptimalkan untuk perbaikan bilah paduan TC4.

Detail Teknologi Perbaikan

Perawatan Pra-perbaikan: Pengujian non-destruktif dilakukan pada blade yang rusak untuk mengidentifikasi area yang terkena dampak dan tingkat kerusakan. Kombinasi penggerindaan mekanis dan pembersihan kimiawi digunakan untuk menghilangkan oksida permukaan dan lapisan kontaminasi, memastikan permukaan substrat bersih dan diaktifkan.

Pemilihan Bahan Kelongsong: Serbuk paduan titanium TC4 (kisaran ukuran partikel 45-150 μm), yang komposisinya mendekati substrat, dipilih untuk memastikan ikatan metalurgi yang baik dan kompatibilitas antara lapisan kelongsong dan substrat.

Pengoptimalan Parameter Proses: Melalui eksperimen ortogonal dan faktor tunggal, efek daya laser (800-2000 W), kecepatan pemindaian (5-15 mm/s), dan laju pengumpanan serbuk (1,5-4,5 g/menit) pada lebar, tinggi, laju pengenceran, dan struktur mikro lapisan kelongsong dipelajari. Ditemukan bahwa kesesuaian daya laser dan kecepatan pemindaian sangat penting untuk menekan cacat, seperti porositas dan keretakan.

Kontrol Proses Cladding: Pelapisan dilakukan dengan menggunakan sistem pengumpanan bubuk koaksial dalam lingkungan yang dilindungi argon untuk mencegah oksidasi suhu tinggi pada paduan titanium. Strategi tumpang tindih multi-lintasan digunakan untuk mencapai perbaikan yang seragam pada area kerusakan yang besar, sambil mengendalikan suhu interlayer hingga di bawah 200 ° C untuk mengurangi akumulasi tekanan termal.

Perawatan Pasca-Perbaikan dan Pemulihan Kinerja: Setelah kelongsong, perlakuan anil penghilang stres dilakukan (700-800 ° C selama 2 jam). Metode pemesinan presisi, seperti penggerindaan CNC, digunakan untuk mengembalikan profil blade dan akurasi dimensi. Terakhir, pemolesan permukaan dan shot peening diterapkan untuk meningkatkan performa kelelahan.

Pemeriksaan dan Validasi Kualitas: Area yang diperbaiki menjalani pemeriksaan sinar-X, analisis metalografi, pengujian kekerasan mikro, dan pengujian tarik untuk memastikan bahwa lapisan kelongsong bebas dari cacat, dengan struktur mikro yang seragam, dan bahwa sifat mekanisnya memenuhi spesifikasi yang disyaratkan.