盡管一些重大的事故通過媒體引起了廣泛的注意，但航空到目前為止仍然是最為安全的交通方式，這是根據(jù)其每公里的傷亡人數(shù)最低得出的結(jié)論。對航空器結(jié)構(gòu)和航空發(fā)動機的安全法規(guī)非常嚴(yán)格。要達(dá)到這些法規(guī)所需付出的努力對于航空公司的成本結(jié)構(gòu)來說有著巨大的影響。帶來的費用很大，因此航空公司都在尋找既能降低成本，又可以保證安全的措施。

一項成本因素是航空發(fā)動機的翻修費用。在維護(hù)過程中那些磨損的零件需要被更換。航空發(fā)動機的備件價格很高，因而在很多情況下維修零件是比較劃算的。但是修復(fù)后零件的質(zhì)量必須滿足安全要求。一項廣為接受的修理方法是dabber焊，這是一種用來修復(fù)磨損表面的TIG焊接工藝。填充材料可通過焊絲或粉末形式被加入。在許多情況下供能采取脈沖形式，使得這一過程的熱量輸入降低。

激光熔覆單元的手繪圖

翻新零件所需的成本不僅依賴于焊接過程本身，同時也和這一過程的前后步驟密切相關(guān)。預(yù)處理包括去除涂層，清潔以及加工去除損傷部分。后續(xù)處理包括加工到指定尺寸并涂層。是否需要對已焊接的表面進(jìn)行機加工很大程度上依賴于焊接過程的質(zhì)量好壞，修復(fù)的過程可能因為零件在焊接中發(fā)生變形而變得更為復(fù)雜。

第一步是是展示能夠達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。具體的效果由位于德國Aachen的Fraunhofer Institute ILT研究所進(jìn)行測試獲得。

熔覆Inconel 718以及Ti6Al4V的過程在平板以及刀刃部件上被展示。金相評估顯示相對dabber焊接具有更少的孔，且不存在裂縫或熔化缺陷。這一評估過程的結(jié)論是：修復(fù)航空發(fā)動機零件時采用激光熔覆的質(zhì)量比使用dabber焊接得到的要好的多。ILT設(shè)計了一種特殊的軸向噴嘴來供應(yīng)粉末。這一軸向噴嘴相對傳統(tǒng)離軸噴嘴的優(yōu)勢是明顯的，因為將被熔覆的表面一般是三維的。ILT設(shè)計的噴嘴由一個環(huán)形開口，粉末從中噴出。粉末流方向相反，因而即使最小的點都能剛好通過激光束的焦點被定位。粉末利用率顯示大于95%。

帶粉末供給的噴嘴，用于激光熔覆航空發(fā)動機零件

這項工程的下一步任務(wù)來自一家專于自動焊接過程的公司。最終的生產(chǎn)單元由Rolan 機器人公司設(shè)計及建造，包括以下這些組件：1kW TRUMPF CW Nd:YAG 激光器及0.6mm光纖用于光束傳遞，Stáubli RX 130L/C67b三軸機器人，特別設(shè)計的2軸旋轉(zhuǎn)/斜向操作臂，聚焦鏡片及同軸噴嘴，一臺Sulzer Metco粉末進(jìn)給單元，以及Renishaw探頭。這一單元裝備了兩個加工站，裝備了旋轉(zhuǎn)臺，可通過越頂?shù)踝ρb卸工件。機器人位于兩個工作站之間，帶廢氣過濾的遮光外殼能從一個加工站上的位置被移到另一個加工站的位置上。

Staubli RX 130L/CS7b 帶有外部3軸以及2軸旋轉(zhuǎn)控制手臂，
這些分別由Rolan, TRUMPF optics, and Fraunhofer nozzles公司提供

Rolan機器人評估了對該系統(tǒng)編程的不同方式。可選方式有R_Laser編程, 參量編程，以及宏觀編程。公司選擇了宏觀編程方式作為最佳的解決方案，因為它提供了一個部分程序，帶有最少量的說明且只需終端用戶進(jìn)行最少量的編程工作。

因為零件在服務(wù)過程中可能發(fā)生變形，所以必須測量實際的外形。這是通過使用Renishaw探頭系統(tǒng)實現(xiàn)的。由于熱量輸入較低，那些一般不能使用dabber焊接修復(fù)的零件能夠通過激光熔覆進(jìn)行修復(fù)。

該航空公司計算了一年內(nèi)的ROI（投資回報率）。

激光熔覆金屬 初始輪廓 基底材料 在刀刃上進(jìn)行激光熔覆#p#分頁標(biāo)題#e#

結(jié)論

該工程帶來了一項選擇，用來替代到目前為止在修復(fù)航空發(fā)動機零件領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的dabber焊工藝。但是該系統(tǒng)同樣可以用來熔覆其他的產(chǎn)品如曲軸，閥門，密封圈，以及注塑模等等。

優(yōu)點概述

·高質(zhì)量的熔覆材料優(yōu)于或至少與基底材料相似
·是dabber焊接速度的2～10倍
·更低的熱量輸入帶來更小的變形
·后處理時間降為2～4分之一