軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵件（以下簡稱關(guān)鍵件）再制造技術(shù)是對(duì)報(bào)廢的關(guān)鍵零部件進(jìn)行再生，對(duì)設(shè)計(jì)制造缺陷進(jìn)行修正，且質(zhì)量特性不低于新品的先進(jìn)技術(shù)。主要有：前處理技術(shù)、表面完整性修復(fù)技術(shù)、性能及形變恢復(fù)技術(shù)、壽命預(yù)測評(píng)估及考核驗(yàn)證技術(shù)。

根據(jù)航空制造網(wǎng)發(fā)表的《修復(fù)報(bào)廢航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片？中國軍工這項(xiàng)技術(shù)厲害了 》（作者白夜），中國人民解放軍第五七一九工廠，它始建于1976年，是空軍裝備部直屬的航空發(fā)動(dòng)機(jī)修理工廠，是國家大型企業(yè)、軍隊(duì)一級(jí)企業(yè)。主要承擔(dān)空軍新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的修理任務(wù)，他們自主創(chuàng)新的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)修理再制造技術(shù)體系，達(dá)到國際水平。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用到翻修期或有重大故障，就得徹底分解大修。因?yàn)檐姍C(jī)使用環(huán)境極為惡劣，翻修期一般只有數(shù)百小時(shí)，葉片等關(guān)鍵件報(bào)廢量也極大。

葉片是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量最多的關(guān)鍵件，工作環(huán)境最惡劣，價(jià)格也最為昂貴。而且這種葉片它的材料也非常稀缺，基本上都是高錳合金、鈦合金。某型發(fā)動(dòng)機(jī)全臺(tái)葉片數(shù)達(dá)到 2000 多片，如果全臺(tái)更換，價(jià)格接近發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)采購價(jià)的2/3。

從國外高價(jià)購買相關(guān)配件并非長久之計(jì)，但發(fā)動(dòng)機(jī)從設(shè)計(jì)、研發(fā)再到維修都是中國的短板。5719廠為了解決過度依賴國外配件問題，他們將目標(biāo)鎖定在了“再制造技術(shù)”上來。簡而言之，就是用現(xiàn)代化的一些技術(shù)，將一些廢舊零件重新恢復(fù)生命，雖然也是一種維修技術(shù)，但是卻高明的多。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的修復(fù)和再制造過程就是對(duì)葉片磨損的曲面或端部利用3D打印-增材制造的方法對(duì)其進(jìn)行填補(bǔ)，然而補(bǔ)充部分的尺寸精度和表面粗糙度不能滿足使用要求，再利用減材制造的方法（磨拋或機(jī)加工）去除多余材料，使其恢復(fù)到最初的型面。涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有測量、增材、焊接、切削、磨拋等，而磨拋是在增材后具有獲得所需的型面、尺寸、表面完整性的作用。

再制造技術(shù)難點(diǎn)有以下4點(diǎn)：

- 在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，渦輪葉片由于處于溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜、環(huán)境最惡劣的部位，所使用的都是耐高溫、高強(qiáng)的材料，這是一把雙刃劍——滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能要求，但這類難加工材料在加工過程中刀具磨損嚴(yán)重，想要精準(zhǔn)控制切削量是有一定難度的。

- 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的維修與制造具有本質(zhì)上的區(qū)別，制造葉片的尺寸都是固定的，但是，葉片在高溫環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，產(chǎn)生的磨損對(duì)每個(gè)葉片都是不一樣的，具有個(gè)性化的變形量，這就給修復(fù)帶來了一定的困難，不能像制造葉片那樣具有通用性，需要智能化的自適應(yīng)技術(shù)來支持。

- 修復(fù)后的葉片尺寸、誤差、精度、表面完整性等都需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

- 目前大多數(shù)葉片修復(fù)依靠人工，尤其是磨拋，依賴人的經(jīng)驗(yàn)和技能，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率較低。如果采用機(jī)器人來替代人工，那么機(jī)器人也需要具備智能化判斷的相關(guān)知識(shí)。

通過近 20 年的努力，5719廠建立了軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件再制造核心技術(shù)體系，對(duì)大量按原規(guī)定必須報(bào)廢的葉片等關(guān)鍵件進(jìn)行了再制造，包括引進(jìn)和國產(chǎn)三代機(jī)，有 4 萬多件關(guān)鍵件裝在千多臺(tái)次航空發(fā)動(dòng)機(jī)上安全飛行 33 萬多小時(shí)，從未出過問題。

現(xiàn)在，解放軍5719廠已經(jīng)可以針對(duì)不同葉片的故障情況，讓不同的部位的葉片重新“長”起來，讓它跟新的一樣。

激光熔覆3D打印技術(shù)

根據(jù)航空制造網(wǎng)發(fā)表的《報(bào)廢零部件“起死回生”的靈丹妙藥——激光熔覆技術(shù) 》（作者李嘉寧）。再制造領(lǐng)域，激光熔覆3D打印技術(shù)是常用的技術(shù)，激光熔覆技術(shù)可顯著改善金屬表面的耐磨、耐腐、耐熱水平及抗氧化性等。目前有關(guān)激光熔覆的研究主要集中在工藝開發(fā)、熔覆層材料體系、激光熔覆的快速凝固組織及與基體的界面結(jié)合和性能測試等方面。

飛機(jī)制造中較多采用鈦合金，如Ti-6Al-4V鈦合金用于制造高強(qiáng)度/重量比率、耐熱、耐疲勞和耐腐蝕的零部件。

因?yàn)殡y以加工，加工這種零件需要花費(fèi)加工中心數(shù)百小時(shí)的工作量，磨損大量的刀具。而激光熔覆技術(shù)在這方面具有較大優(yōu)勢，可以強(qiáng)化鈦合金表面、減少制造時(shí)間。

近年來，美國AeroMet公司的研發(fā)有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，他們生產(chǎn)的多個(gè)系列Ti-6Al-4V鈦合金激光熔覆成形零件已獲準(zhǔn)在實(shí)際飛行中使用。其中F-22戰(zhàn)機(jī)上的2個(gè)全尺寸接頭滿足疲勞壽命2倍的要求，F(xiàn)/A-18E/F的翼根吊環(huán)滿足疲勞壽命4倍的要求，而升降用的連接桿滿足飛行要求、壽命超出原技術(shù)要求30%。采用激光熔覆技術(shù)表面強(qiáng)化制造的鈦合金零部件不僅性能上超出傳統(tǒng)工藝制造的零件，同時(shí)由于材料及加工的優(yōu)勢，生產(chǎn)成本降低20%～40%，生產(chǎn)周期也縮短了約80%。

激光熔覆技術(shù)對(duì)飛機(jī)的修復(fù)產(chǎn)生了直接的影響，優(yōu)點(diǎn)包括修復(fù)工藝自動(dòng)化、低的熱應(yīng)力和熱變形等。由于人們期待飛機(jī)壽命不斷延長，需要更加復(fù)雜的修復(fù)和檢修工藝。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、葉輪和轉(zhuǎn)動(dòng)空氣密封墊等零部件，可以通過表面激光熔覆強(qiáng)化得到修復(fù)。例如，用激光熔覆技術(shù)修復(fù)飛機(jī)零部件中裂紋，一些非穿透性裂紋通常發(fā)生在厚壁零部件中，裂紋深度無法直接測量，其他修復(fù)技術(shù)無法發(fā)揮作用。可采用激光熔覆技術(shù)，根據(jù)裂紋情況多次打磨、探傷，將裂紋逐步清除，打磨后的溝槽用激光熔覆添加粉末的多層熔覆工藝填平，即可重建損傷結(jié)構(gòu)，恢復(fù)其使用性能。

把受損渦輪葉片頂端修覆到原先的高度，激光熔覆過程中，激光束在葉片頂端形成很淺的熔深，同時(shí)金屬粉末沉積到葉片頂端形成焊道。在計(jì)算機(jī)數(shù)值控制下，焊道層疊使熔覆層增長。與激光熔覆受損葉片不同的是，手工鎢極氬弧堆焊的葉片堆焊后的葉片必須進(jìn)行額外的后處理。葉片頂端要進(jìn)行精密加工以露出冷卻過程中形成的空隙，而激光熔覆省去了這些加工過程，大大縮減了時(shí)間和成本。

熔覆區(qū)在激光束和送粉系統(tǒng)的作用下形成，基體材料和合金粉末決定了表面熔覆層的性質(zhì)。激光直接照射在基體表面形成了一個(gè)熔池，同時(shí)合金粉末被送到熔池表面。氬氣在激光熔覆的過程中也被送入熔池處以防止基體表面發(fā)生氧化。形成的熔池在基體表面，如果合金粉末和基體表面都是固態(tài)，合金粉末粒子接觸到基體表面時(shí)會(huì)被彈出，不會(huì)黏著在基體表面發(fā)生熔覆；如果基體表面是熔池狀態(tài)，合金粉末粒子在接觸到基體表面時(shí)就會(huì)被黏著，同時(shí)在激光束作用下發(fā)生激光熔覆現(xiàn)象，形成熔覆帶。

相關(guān)資料表明，采用激光熔覆技術(shù)修復(fù)后的航空部件強(qiáng)度可達(dá)到原強(qiáng)度的90％以上，更重要的是縮短了修復(fù)時(shí)間，解決了重要裝備連續(xù)可靠運(yùn)行所必須解決的轉(zhuǎn)動(dòng)部件快速搶修難題。

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