جوشکاری لیزر قطعات هوایی و توربین های گازی

جوشکاری لیزر قطعات هوایی و توربین های گازی | پره های ثابت و متحرک در موتور تجهیزات هوایی و توربین های گازی از جمله قطعاتی هستند که تحت سرویس همواره دچار پدیده هایی نظیر: خستگی، خوردگی داغ، اکسیداسیون، شوک حرارتی، سایش و فرسایش می شوند و با توجه به قیمت بالای آن ها، هزینه های تعمیر پره توربین و بازسازی در این قطعات در برابر تعویض آن ها می تواند قابل توجیح باشد. اما همواره در بحث بازسازی این قطعات، حصول جوشی عاری از عیب با کمترین میزان اثر حرارتی بر روی بدنه قطعه یک چالش اساسی بوده است چرا که عموما پره های ثابت و متحرک از جنس سوپرآلیاژها می شوند تا به واسطه حضور عناصری مانند آلومینیوم و تیتانیوم و تشکیل فازهایی با نام گاما پرایم (‘ɣ) خواص خزشی مناسبی را طی کارکرد در دماهای بالا ارائه نمایند. از طرفی حضور عناصر ذکر شده باعث کاهش جوش پذیری این قطعات شده و اغلب فرایند جوشکاری به روش های مرسوم همراه با ایجاد ترک هایی در ناحیه جوش و فصل مشترک قطعه با جوش می باشد. لذا به طور گسترده ای روش جوشکاری لیزری جایگزین روش های مرسوم نظیر TIG و MIG شده است.

در سال های اخیر، بنا به اقتضای افزایش راندمان از طریق افزایش دمای احتراق در نسل های جدید موتورهای های هوایی و توربین های گازی، استفاده از قطعات با دانه های منمجد شده جهت دار و یا تک کریستال جایگزین سوپرالیاژهای با دانه های هم محور شده است که تحمل دمایی بالاتری را نسبت به ساختار با دانه های هم محور در پی دارد. اما نکته قابل توجه این است که هم قیمت تمام شده برای قطعات با ساختار جهت داریا تک کریستال چندین برابر قطعات با ریخته گری مرسوم می باشد و هم از لحاظ بازسازی دارای محدودیت های بسیار بیشتری برای حفظ ریزساختار حین پروسه های تعمیراتی نظیر جوشکاری می باشند. لذا پارامتر کاهش حرارت ورودی برای حفظ ساختار جهت دار یا تک کریستال نقش تعیین کننده و حیاتی در جوشکاری تعمیری این قطعات دارد که این محدودیت ها را می توان با بکارگیری روش جوشکاری لیزری که کمترین میزان حرارت ورودی به قطعه و در نتیجه کاهش قابل ملاحظه منطقه HAZ را به همراه دارد مرتفع نمود.

در نهایت در موتورهای هوایی بنا به سایز کوچک این موتورها و همچنین در بسیاری از توربین های گازی زیر 25 مگاوات، ضخامت بدنه پره های ثابت و متحرک گاها در حد یک میلیمتر یا کمتر می باشد که قطعا توسط روش های جوشکاری مرسوم قابل تعمیر نمی باشند و می بایستی از فرایند جوشکاری به روش لیزر بهره گرفت.