Minimalizem
Tehnologija laserskega oblaganja uporablja laserski žarek z visoko gostoto energije za hitro taljenje in strjevanje prahu zlitin z različnimi sestavami in lastnostmi na površini substrata, s čimer tvori plast oblaganja, odporno proti obrabi, koroziji in oksidaciji. Ta postopek znatno izboljša površinsko učinkovitost osnovnega materiala, hkrati pa prihrani stroške. Poleg tega se lahko lasersko oblaganje uporablja za popravilo poškodovanih delov, ki nastanejo med proizvodnjo in servisiranjem, tako da se material nanese v neskladnih dimenzijah in se geometrija dela obnovi z naknadno obdelavo. Ta članek se osredotoča na popravilo lopatic ventilatorjev iz zlitine TC4, ki se uporabljajo v letalskih motorjih in so bile med proizvodnjo in uporabo znatno poškodovane, kar je povzročilo povečane proizvodne in obratovalne stroške. Z uporabo laserskega oblaganja za popravilo in obnovo poškodovanih lopatic iz titanove zlitine se izboljšajo površinske lastnosti materiala, okvarjeni deli pa se obnovijo, kar znatno zmanjša stroške zamenjave novih komponent. V tej študiji je bila kot material substrata izbrana zlitina TC4, za oblaganje pa je bil izbran primeren prah zlitine TC4. Raziskava sistematično preučuje vpliv ključnih procesnih parametrov, kot so moč laserja, hitrost skeniranja in hitrost dovajanja prahu, na dimenzije, mikrostrukturo, nadzor napak in mehanske lastnosti obložne plasti, kar ima za posledico optimizirane parametre procesa laserskega oblaganja za popravilo lopatic iz zlitine TC4.

Podrobnosti o tehnologiji popravila

Predpopravilna obdelavaNa poškodovanih lopaticah se izvedejo nedestruktivni testi, da se ugotovijo prizadeta območja in obseg poškodb. Za odstranitev površinskih oksidnih in nečistočnih plasti se uporablja kombinacija mehanskega brušenja in kemičnega čiščenja, s čimer se zagotovi čista in aktivirana površina substrata.

Izbira materiala za oblogoPrah titanove zlitine TC4 (velikost delcev 45–150 μm), ki je po sestavi blizu substratu, je izbran za zagotovitev dobre metalurške vezi in združljivosti med obložno plastjo in substratom.

Optimizacija procesnih parametrovZ ortogonalnimi in enofaktorskimi poskusi so preučeni vplivi laserske moči (800–2000 W), hitrosti skeniranja (5–15 mm/s) in hitrosti dovajanja prahu (1.5–4.5 g/min) na širino, višino, stopnjo redčenja in mikrostrukturo plasti obloge. Ugotovljeno je bilo, da je usklajevanje laserske moči in hitrosti skeniranja ključnega pomena za preprečevanje napak, kot sta poroznost in razpoke.

Nadzor procesa oblaganjaOblaganje se izvaja s koaksialnim sistemom za dovajanje prahu v okolju, zaščitenem z argonom, da se prepreči visokotemperaturna oksidacija titanove zlitine. Za doseganje enakomernega popravila velikega poškodovanega območja se uporablja strategija večplastnega prekrivanja, hkrati pa se temperatura vmesne plasti nadzoruje pod 200 °C, da se zmanjša kopičenje toplotnih napetosti.

Obdelava po popravilu in obnova zmogljivostiPo oblaganju se izvede žarjenje za lajšanje napetosti (700–800 °C, 2 uri). Za obnovitev profila lopatice in dimenzijske natančnosti se uporabljajo metode precizne obdelave, kot je CNC brušenje. Na koncu se za izboljšanje odpornosti proti utrujenosti uporabita površinsko poliranje in mikrokovanje.

Pregled in validacija kakovostiPopravljeno območje se podvrže rentgenskemu pregledu, metalografski analizi, preskusu mikrotrdote in nateznemu preskusu, da se zagotovi, da je obložna plast brez napak, z enakomerno mikrostrukturo in da mehanske lastnosti ustrezajo zahtevanim specifikacijam.