自动激光焊接修复

      斯奈克玛服务公司(Snecma Services Engineering)正在为高压涡轮叶片开发焊接修复系统。

      经过两年的开发与研究,斯奈克玛服务公司正在为高压涡轮叶片生产首批自动激光焊接修复系统。

      2007年9月份,斯奈克玛服务公司位于法国Chatellerault的发动机大修厂对这种样机自动化系统进行了试验证明,目的是为了创造更加快速、可靠的修复程序,从而大量降低废料率并提高部件使用寿命。


斯奈克玛服务公司位于法国Chatellerault的发动机大修厂对这种样机自动化系统进行了试验证明。

      斯奈克玛服务公司研究与技术经理Per Bengtsson表示,业内长久以来都迫切需要一种取代目前手动处理的程序。

      他说:“手工焊接发动机部件是一项技术含量极高的工作,需要对每个叶片进行提前加热,这样就放慢了处理过程。复制性不能得到保证,因此很难实现标准的程序处理控制。此外,损耗与废料率是非常昂贵的。机械化系统能够摒除这些人为缺陷,同时激光焊接程序可以提供必需的精确度并减少热应力。”

      该样机系统使用机器臂从架台上挑选叶片,将其摆放在普通握持工具上,然后再让叶片通过一个视觉扫描系统。该扫描仪利用非接触式光投影机与双目电荷耦合元件摄像机为每片叶片拍摄数码3D影像。

      为了能够单独识别每片叶片,需要多方位对叶片进行扫描,区分特征以便搜集供以参考。扫描后的图像会被重新组合成3D图像,从这样的图像中可以识别损坏部分、计算修复调整度,然后软件程序将构建可以覆盖在叶片图像上的必需的修复形状的3D图像。目前每张叶片图片的获取需要三分钟,而缩短这一时间的计划正在进行中。

      斯奈克玛服务公司项目负责人Marie-Ange Boheas解释说:“为实现这一程序,我们目前正集中制造高清晰度图像,但并不是整个叶片都需要高度精确,只有需要修复的地方才有这样的要求。因此,随着图像参考数据库的增大,该软件应该能够集中在损毁处并忽略叶片的其它部位。”

      最终,将从数以千计的扫描过程中找出一个“中间水平的叶片”图像用于与每次的个体扫描进行可靠的对比。虽然该产品应该缩短数据获取时间,但是仍然需要有足够的数据为决定修复提供条件。

      由于每个叶片的损坏都各不相同,所以该软件必须设计的能够确定正确的激光轨线。由叶片端开始,该软件需要计划到必需的涉及表面变化的焊接参数。它还要根据指定坐标确定焊接速度以及焊接熔敷速率。

      焊接材料为粉末状,焊接期间,当激光束加热目标区域时,焊接材料会被精确地分部在该区域。因此焊接熔敷能够保持连续性并能够精确到0.02毫米。时间采样表明这样的焊接熔敷均匀一致,使用的材料比手工维修少,加工时间也大大少于手工程序。

      Boheas说:“大多数研发努力的焦点都集中在开发诸如加工造成的切割和裂缝等能够自动识别叶片表面形状以及瑕疵的软件和系统。现在,我们需要将软件能力实现最优化;自动移动控制、计算焊接轨线的能力、计划焊接参数以及激光焊接程序的控制。”

      技术验证在2007年年底完成,预计2008年早期该系统能够运用到新产品中。根据OEM审定和设计、建造和安装激光熔敷机所需要的时间,这个程序2008年可以投入生产。

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