采用不同的激光加工技术,如激光合金化、激光修复和激光固溶技术,对常见叶片的强化与修复,经对强化和修复前后汽轮机叶片的显微结构、硬度、残余应力、耐磨性、抗腐蚀、抗气蚀性能进行了测试分析,实践证明激光加工技术在汽轮机叶片的强化和修复方面具有优异的应用。
(1)激光合金化层明显区别于基材,其晶粒明显细化,通过添加的合金元素的作用,在基材表面形成弥散分布的硬质相及各种化合物,使表面硬度较基材提高1.8倍左右。合金化层较基材抗气蚀性能提高一倍以上。因此激光合金化由于加工容易、生产效率高、成本相对较低等优点,在提高气蚀性能和延长叶片使用寿命上具有较好的应用前景。
(2)对于沉淀硬化类不锈钢结合时效处理,能够实现激光固溶强化,整个激光固溶强化层厚度大于1.8mm,硬度大于hv400,且强化层的硬度由表层到芯部呈梯度下降,激光强化处理后表面的耐气蚀性能较基材提高了1倍以上,晶界大量析出的fcc结构的ε-cu是固溶弥散强化的主因。
(3)激光修复,元素分布均匀,无气孔、裂纹缺陷,比调质基体的硬度、耐磨损性等机械性能显著提高。说明基于dmd技术的激光修复叶片技术适用于叶片,同时对修复层进一步实施合金化可以获得修复后的表面强化。
综上所述,该技术的应用:
1)实践证明,激光强化技术替代传统技术安全可靠,性能提高显著;
2)实现报废叶片的激光修复再制造修复成为可能。
上海富通激光工程技术研究所
罗经理
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