激光焊接用于修复微裂纹

咖啡机、汽车仪器和飞机涡轮机乍一看似乎毫无共同之处,然而,来自美国的工程师斯特芬·诺沃特尼博士德国弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所“新的激光焊接机器人能够修复昂贵的部件,如涡轮机,或复杂的工具,如注塑镶件。”一个灵活的机器人手臂准确地将激光束聚焦在部件的损坏部分,即裂纹或破损的角落。当激光一点一点地扫描组件时,来自激光束的能量导致表面融化,产生微小的水坑,每个水坑的宽度不超过十分之几毫米。与此同时,粉末被一股气流吹到表面,并与熔体结合。由于粉末颗粒非常小——直径在微米范围内——它们被激光束完全熔化,并迅速与基材形成紧密的粘结。

“这种激光方法非常灵活。根据所涉及的部件和应用,我们可以使用金属,如钛、镍、钴、硬金属,甚至陶瓷。这使我们能够密封工具的裂缝,或重建破损的边缘,”诺沃特尼解释说。“这个过程使我们能够精确地重建几毫米的材料。这足以修复鸟类撞击飞机涡轮机脆弱的叶片或圆盘造成的损坏。”

激光沉积焊接已应用多年。然而,新的系统使表面处理比以前更精确。弗劳恩霍夫的研究人员正在使用一种创新的光束源:光纤激光器。这种激光器能够以前所未有的精度沉积材料,而不会对组件施加任何压力。这使得制造分辨率低至100微米的金属结构成为可能,这大约相当于一根头发的厚度。

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