CAIEC路演 | 航空发动机叶片自动焊接修复装备
2021-01-25
解决发动机关键零部件的损伤修复，是我国从民航大国向民航强国迈进的重要基石。
企业简介：
项目简介：
国外基于航空发动机叶片维修巨大的经济价值，从上个世纪60年代开始，就已经进行了相关技术的研发和装备的研制。在本世纪初，欧美等国的自动焊接修复技术已经成熟，并且推向了市场。
中国由于没有形成自己核心的技术体系和装备体系，到目前为止，发动机叶片的焊接修复全部都是送修国外。如果国外对相关的业务进行限制，中国进入大修周期的发动机将不可避免的出现停场，相应的飞机也会出现停飞的现象。
如果通过更换构件的方式来改善发动机的性能使它能够飞行，这将是一条技术途径，但是问题就是会造成服役成本急剧增加。中国民航MRO企业国际市场竞争力逐渐下降，这是中国民航面临的第一个技术问题。第二个技术问题，现在先进的民航发动机由于设计的改变，所以发动机的构型非常的复杂，采用传统的手工焊接方式已经无法满足技术要求，新的维修手册中强制要求，必须使用自动焊接修复技术。
我们对整个叶片焊接修复技术进行了系统的分析，认为存在三个技术难点。第一个技术难点，制造叶片的材料都是钛合金、镍合金，这些材料可焊性非常差，对焊接工艺的过程控制和温度控制提出了更高的要求。第二个技术难点，叶片是一个复杂的空间构型，中间厚两头薄，尤其是叶片的前后缘，最薄的地方达到0.1~0.2mm，在这些条件限制下焊接成型非常困难，这对我们这套技术装备控制精度和响应速度、定位精度都提出了更高的要求。第三是面临市场的问题，焊接修复的成本不仅仅局限在叶片的焊接修复成本上，还要覆盖整个维修的效率以及对操作人员的技术要求上。
我们这套系统创新点主要在以下五点：第一、摒弃了传统的人工视校的方式，采用机器视觉进行轨迹和工艺的规划，提高精度和效率。第二、我们开发了焊接熔池动态监视和工艺参数的实时调整技术，用于提高焊接修复的质量。第三、抽送丝技术与传统焊接抽送丝技术不同，减少了焊接过程中焊丝的氧化暴露，提高了焊接的质量。第四、我们对熔覆过程的温度场和流场进行了系统的分析，用以支撑柔性夹持工装的改进和开发。第五、我们基于多年的焊接修复的经验，开发了叶片前后缘精密成型控制技术。
上图右边这两三个图，就是我们焊接出来的叶片，它的前后缘是非常饱满的，在刀尖上的焊接叶片，能达到这个质量是比较困难的。左边是没有采用精密成型控制技术焊出来的，无法满足叶片焊接修复质量要求的。
与国外先进型号发动机相比较，我们的设备在暂载率和成型精度上都达到了国外先进的水平。在熔覆过程显示的清晰度以及焊缝的可修复的范围、定位精度、重复精度上都比国外的设备优秀。我们有自适用轨迹规划技术和开放的专家库，所以一个叶片从焊接程序的编辑到最后的焊接大概需要20分钟左右，而与之相对应的是国外的焊接修复装备，只是程序的编辑就至少需要10天以上，所以我们的效率是非常高的，而且对操作人员的技术要求也比较低，大概需要两三天的培训就可上岗。
这是我们研发的焊接修复的样机。我们完成工艺规划及轨迹规划以后，整个焊接过程都是自动化的，包括焊接熔池的保护、前缘的精密成型以及焊接过程中动态参数的精密控制、后缘的成型以及收弧的工艺控制都实现了自动化，无需人员的干预。
从成熟度来看，我们的设备已经完成了工程化样机研制，从稳定性、可靠性、焊接精度、焊接质量上都得到了充分验证，现在正在民航领域进行推广。这是我们这套系统参加民航科教成果展第一届展览时的照片，当时冯正霖局长、徐滨士院士以及中国焊接学会理事长冯骥才教授对装备给予了很高的评价。以上是我们这套设备的简单介绍，谢谢。
在中国高校很多团队他的研发成果都非常的好，但是市场化就面临着很多问题，非常的不顺利，我们也存在这个问题。市场化推广的范围是比较狭窄，只适合民航领域，再往外扩展是能扩展到军航领域。市场狭窄面就它不是一个是普适性的项目，项目本身非常好可以促进中国民航的发展，所以我们决定进行创新创业，把项目推向市场。
最大的优势是团队，没有任何一个人可以包打天下，项目是一个复杂的大系统集成，团队是我们自己最可以依赖的靠山。在我们整个系统的研发过程中，我认为技术是我们最难以解决的，因为它是一个大系统的集成，涉及到的方方面面太多了，所以如何解决系统的问题是我们这个项目成功的关键。
作为一个民航人，希望我们的民航强国来的更早、更快。我在这个行业已经干了十几年了，现在我们提中国是一个民航大国，我希望我们能够尽早的对外国人说、对自己的国人说，我们是一个民航强国。
