Die Luft- und Raumfahrt stellt extrem hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Materialien und die Qualität von Bauteilen. Schon kleine Mängel können zu schwerwiegenden Sicherheitsproblemen und enormen wirtschaftlichen Verlusten führen. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie Laserauftragstechnologie, eine fortschrittliche Technologie zur Oberflächenmodifizierung und -reparatur, wird in der Luft- und Raumfahrt zunehmend eingesetzt und bietet eine starke technische Unterstützung bei der Verbesserung der Leistung und Zuverlässigkeit von Luft- und Raumfahrtteilen.

1. Spezifische Anwendung der Laserauftragschweißtechnologie in der Luft- und Raumfahrt

(I) Reparatur und Verstärkung von Flugzeugtriebwerksteilen
Luft- und Raumfahrttriebwerke arbeiten unter harten Bedingungen mit hohen Temperaturen, hohem Druck und hoher Geschwindigkeit. Ihre Teile wie Turbinenschaufeln, Leitschaufeln, Brennkammerteile usw. sind anfällig für Verschleiß, Korrosion und thermische Ermüdung. Mithilfe der Laserauftragschweißtechnologie können Hochleistungslegierungsbeschichtungen auf die Oberfläche beschädigter Teile aufgebracht, verschlissene und korrodierte Teile repariert, die Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und thermische Ermüdungsbeständigkeit von Teilen verbessert und die Lebensdauer von Flugzeugtriebwerken verlängert werden.

Bei Turbinenschaufeln beispielsweise kommt es aufgrund der hohen Umgebungstemperaturen von über 1000 °C und der Scheuer- und Korrosionswirkung des Hochgeschwindigkeitsgasstroms leicht zu Rissen und Verschleiß an der Schaufeloberfläche. Mittels Laserauftragschweißen wird die Schaufeloberfläche mit einer hitzebeständigen, verschleißfesten und korrosionsbeständigen Beschichtung aus einer Kobalt- oder Nickellegierung beschichtet. Dadurch können Schäden an der Schaufeloberfläche effektiv repariert und die Lebensdauer sowie Zuverlässigkeit der Schaufel verbessert werden.

(II) Reparatur und Verstärkung von Flugzeugstrukturteilen
Während eines Langzeitflugs eines Flugzeugs werden dessen Strukturteile wie Tragflächen, Rumpf und Fahrwerk leicht durch Faktoren wie Ermüdungsbelastungen, Korrosion und Fremdeinwirkungen beeinträchtigt, was zu Problemen wie Rissen, Verschleiß und Korrosion führt. Mithilfe der Laserauftragschweißtechnologie können beschädigte Strukturteile mit hochfesten, ermüdungs- und korrosionsbeständigen Legierungsschichten beschichtet werden, um Schäden an den Strukturteilen zu reparieren, deren Festigkeit und Lebensdauer zu verbessern und die Flugsicherheit des Flugzeugs zu gewährleisten.

Beispielsweise sind bei Flugzeugfahrwerken die Kolbenstange, der Antrieb und andere Teile aufgrund der enormen Stoßbelastungen und Reibung beim Landen und Rollen anfällig für Verschleiß und Korrosion. Durch den Einsatz von Laserbeschichtungstechnologie zum Beschichten der Oberflächen dieser Teile mit verschleiß- und korrosionsbeständigen Legierungsbeschichtungen können die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Fahrwerksteile effektiv verbessert werden.

(III) Herstellung von Luft- und Raumfahrtteilen
Mithilfe der Laserauftragschweißtechnologie können einige komplexe Teile in der Luft- und Raumfahrt hergestellt werden, beispielsweise dünnwandige Strukturteile, Hohlschaufeln, Wabenstrukturteile usw. Durch die Laserauftragschweißtechnologie können Teile nahezu endkonturgetreu hergestellt, die Bearbeitungstoleranz verringert, die Materialausnutzung verbessert und die Produktionskosten gesenkt werden.

Zum Beispiel bei der Verwendung Laserauftragstechnologie Zur Herstellung von Hohlschaufeln können Metallmaterialien schichtweise auf den Kern aufgebracht werden, um die Form der Schaufel zu formen. Anschließend kann der Kern entfernt werden, um eine Hohlschaufel zu erhalten. Mit diesem Herstellungsverfahren lassen sich Schaufeln mit komplexen inneren Strukturen und hoher Leistung erzeugen, was die Arbeitseffizienz und Zuverlässigkeit der Schaufel verbessert.

2. Die Überlegenheit der Laserauftragschweißtechnologie in der Luft- und Raumfahrt

(I) Hohe Präzision und hohe Steuerbarkeit
Die Laserauftragschweißtechnologie nutzt einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte als Wärmequelle, wodurch eine präzise lokale Erwärmung und Beschichtung erreicht wird. Dicke, Breite und Form der Plattierungsschicht lassen sich durch Anpassung der Laserprozessparameter präzise steuern, wodurch die hochpräzisen Reparatur- und Fertigungsanforderungen von Luft- und Raumfahrtteilen erfüllt werden.

(II) Niedrige Wärmeeinflusszone
Die Heiz- und Abkühlgeschwindigkeiten während des Laserbeschichtungsprozesses sind sehr hoch, der Wärmeeintrag gering und die Wärmeeinflusszone auf dem Grundmaterial klein, wodurch keine Verformung des Grundmaterials und keine Verschlechterung der organisatorischen Eigenschaften auftritt. Es kann die Maßgenauigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Teilen und Komponenten aufrechterhalten und eignet sich besonders für die Reparatur und Herstellung von Luft- und Raumfahrtmaterialien mit hoher Wärmeempfindlichkeit.

(III) Gute metallurgische Bindung
Die Laserbeschichtungsschicht bildet mit dem Grundmaterial eine starke metallurgische Verbindung mit hoher Bindungsstärke und neigt nicht zum Abblättern, Reißen und anderen Problemen, wodurch eine gute Zuverlässigkeit und Lebensdauer der reparierten und hergestellten Teile gewährleistet werden kann.

(IV) Hochleistungs-Beschichtungsmaterialien
Bei der Laserauftragschweißtechnologie können verschiedene Hochleistungslegierungen als Plattierungsmaterialien ausgewählt werden, beispielsweise Hochtemperaturlegierungen, Titanlegierungen, Kobaltlegierungen, Nickellegierungen usw. Diese Materialien verfügen über hervorragende mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturleistung und können die Hochleistungsanforderungen von Teilen und Komponenten in der Luft- und Raumfahrt erfüllen.

(V) Grün- und Umweltschutz
Die Laserauftragschweißtechnologie ist eine umweltfreundliche Fertigungstechnologie. Beim Auftragschweißen entstehen keine Schadstoffe wie Abgase, Abwässer oder Abfallrückstände. Sie ist umweltfreundlich und erfüllt die Umweltschutzanforderungen der Luft- und Raumfahrt.

3. Schlussfolgerungen aus der in diesem Artikel beschriebenen Situation

Die Laserauftragschweißtechnologie bietet breite Anwendungsmöglichkeiten und enormes Entwicklungspotenzial in der Luft- und Raumfahrt. Durch die Reparatur und Verstärkung von Triebwerks- und Flugzeugstrukturteilen sowie die Herstellung von Luft- und Raumfahrtteilen kann sie deren Leistung und Zuverlässigkeit verbessern, Wartungskosten senken, die Lebensdauer verlängern und die Entwicklung der Luft- und Raumfahrtindustrie technisch nachhaltig unterstützen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Verbesserung der Laserauftragschweißtechnologie wird ihre Anwendung in der Luft- und Raumfahrt voraussichtlich immer umfassender werden und so einen größeren Beitrag zur Weiterentwicklung der Luft- und Raumfahrttechnologie leisten.