Projektowanie i analiza zastosowań technologii napawania laserowego dla branży lotniczej

• Autorzy: Koruba P. , Boratyński T. , Jurewicz P. , Koenig G. , Szaroleta M. , Reiner J. , Chlebus E. , Dworak A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2018.26

Warianty tytułu

EN

Design and applications analysis of laser cladding technology for aviation industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Technologia napawania laserowego polega na wykorzystaniu wiązki laserowej celem precyzyjnego nałożenia warstwy materiału o podwyższonych właściwościach na podłoże. Szczególne zainteresowanie budzi ona w branży lotniczej. Odpowiednie przygotowanie procesu wiąże się z wykonaniem testów symulacyjnych z wykorzystaniem modeli przepływu dwufazowego oraz interakcji wiązki laserowej z materiałem. Następnie zostają wyznaczone ścieżki ruchu głowicy przy użyciu dedykowanych narzędzi CAD/CAM. W ramach analizy technologii napawania laserowego dla zastosowań branży lotniczej przedstawiono nakładanie powłok funkcjonalnych, będących alternatywą dla chromu elektrolitycznego. Przeanalizowano również metodę regeneracji wierzchołka łopatki turbiny silnika odrzutowego. Zaprezentowano też możliwości obróbki hybrydowej w wytwarzaniu przyrostowym tytanowych komponentów lotniczych oraz metodę monitorowania temperatury celem jakościowej kontroli procesu.

EN

The laser cladding technology consists of the use of laser beam for precise deposition of a material layer with enhanced properties to the substrate. Therefore it finds special interest in the aviation industry. Appropriate preparation of the process involves performing simulation tests using two-phase flow models and laser beam interaction with material. Subsequently, the laser head movement paths are determined using dedicated CAD/CAM software. In the analysis of laser cladding technology applications for the aviation industry, the deposition of functional coatings, being an alternative to electrolytic chromium, was presented. Secondly, the repair of turbine blade tip was also analyzed. Moreover the capabilities of hybrid laser cladding technology with machining for the additive manufacturing aviation components made of titanium alloys were presented, as well as the method of temperature monitoring for the purpose of qualitative process control implementation.

Słowa kluczowe

PL

komputerowe wspomaganie procesów; symulacje multifizyczne; powłoki funkcjonalne; regeneracja łopatek; napawanie hybrydowe

EN

computer aided process development; multiphysics simulation; functional coating; repair of turbine blades; hybrid laser cladding

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2018
• Tom: z. 90 [298], nr 3
• Strony: 309--321
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Koruba P.

• Politechnika Wrocławska, ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław

autor

Boratyński T.

• Politechnika Wrocławska

autor

Jurewicz P.

• Politechnika Wrocławska

autor

Koenig G.

• Politechnika Wrocławska

autor

Szaroleta M.

• Politechnika Wrocławska

autor

Reiner J.

• Politechnika Wrocławska

autor

Chlebus E.

• Politechnika Wrocławska

autor

Dworak A.

• PZL Mielec

Bibliografia

• 1. Birger E.M., Moskivitin G.V., Polyakov A.N. et al.: Industrial laser cladding: Current state and future, Welding Int., 25 (2011) 234-243.
• 2. Sexton L., Lavin S., Byrne G. et al.: Laser cladding of aerospace materials, J. Mater. Proc. Technol., 122 (2002) 63-68.
• 3. Jurewicz P., Rafajłowicz W., Reiner J.: Sterowanie procesem napawania laserowego bazujące na przetwarzaniu obrazów, AOW EXIT, Warszawa 2017.
• 4. Baraniecki T., Chlebus E., Dziatkiewicz M. et al.: System for laser microsurfacing of metal powder, Welding Int., 30 (2016) 98-102.
• 5. Pinkerton A.J.: Advances in the modeling of laser direct metal deposition, J. Laser Appl., 27 (2015) S15001.
• 6. Toyserkani E., Khajepour A., Corbin S.: Laser Cladding, CRC Press 2005.
• 7. Bi G., Gasser A., Wissenbach K. et al.: Characterization of the process control for the direct laser metallic powder deposition, Surface Coatings Technol., 201 (2006) 2676-2683.
• 8. Ocylok S., Alexeev E., Mann S. et al.: Correlations of melt pool geometry and process parameters during laser metal deposition by coaxial process monitoring, Physics Procedia, 56 (2014) 228-238.
• 9. Singh R., Kumar D., Mishra S.K. et al.: Laser cladding for Stellite 6 on stainless steel to enhance solid particle erosion and cavitation resistance, Surface Coatings Technol., 251 (2014) 87-97.
• 10. Koruba P., Jurewicz P., Reiner J. i in.: Technologia ultraszybkiego napawania laserowego do nakładania powłok funkcjonalnych Stellite 6 w branży lotniczej, Przegląd Spawalnictwa, 89 (2017) 15-19.
• 11. Kathuria Y.P.: Some aspects of laser surface cladding in the turbine industry, Surface Coatings Technol., 132 (2000) 262-269.
• 12. Koruba P., Wiercioch M., Reiner J.: Zastosowanie napawania laserowego do regeneracji łopatki turbiny silnika odrzutowego ze stopu ŻS6U, Młodzi Naukowcy Nauki techniczne i inżynieryjne, 6 (2016) 41-47.
• 13. Kranz J., Herzog D., Emmelmann C.: Design guidelines for laser additive manufacturing of lightweight structures in TiAl6V4, J. Laser Applications, 27 (2015) S14001.
• 14. Jahn S., Straube Ch., Gemse F., et al.: Influencing factors on quality of titanium components manufactured by laser melting, Conf. Proc. Fraunhofer Direct Digital Manufacturing, Berlin 2018.
• 15. Zhu Z., Dhokia V.G., Nassehi A.: A review of hybrid manufactured processes – state of the art and future perspectives, Int. J. Comput. Integr. Manuf., 26 (2013) 596-615.
• 16. Yamazaki T.: Development of a hybrid multi-tasking machine tool : integration of additive manufacturing technology with CNC machining, Procedia CIRP ISEM XVIII, 42 (2016) 81-86.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).