Próby technologiczne napawania laserowego zaworów wylotowych silnika lotniczego

W artykule przedstawiono wyniki prób technologicznych napawania laserowego przylgni zaworów wylotowych tłokowego silnika lotniczego ASz62IR. W pierwszym etapie badań laboratoryjnych stosując laser diodowy dużej mocy typu ROFIN DL 020 oraz trzy rodzaje proszków EuTroLoy 16006 i 16012 oraz AMI 3901 wykonano próby napawania. Na próbkach ze stali zaworowej austenitycznej 4H14N14W2M dobrano optymalne parametry napawania laserowego dla poszczególnych proszków. W drugim etapie badań przeprowadzono napawanie laserowe proszkami stellitowymi na rzeczywistych elementach - zaworach wylotowych silnika. W wyniku napawania drugiego ściegu stellitu następuje nagrzewanie promieniem lasera oraz topnienie warstwy wierzchniej pierwszego ściegu, nagrzewanie, topnienie i nakładanie roztopionego proszku w stanie ciekłym na podłoże pierwszego ściegu stellitowego, krystalizacja kierunkowa roztopionego materiału, zachodzą przemiany fazowe ze stanu ciekłego w stały. W wyniku nagrzewania podłoża następują zmiany mikrostruktury oraz odpuszczanie głębiej położonych warstw pierwszego ściegu napoiny. Po wykonaniu napawania zaworów stosowano wolne studzenie, np. w rozgrzanym piasku kwarcowym (temp. ok. 250 - 350 oC) lub z piecem, co pozwoliło na zminimalizowanie odkształceń spawalniczych oraz naprężeń własnych. Napawane warstwy poddano weryfikacji organoleptycznej, badaniom rentgenowskim, badaniom laboratoryjnych mikrostruktury i twardości. Wytworzona poprzez napawanie laserowe warstwa wierzchnia charakteryzuje się budową drobnokrystaliczną bez wad spawalniczych, wysoką jednorodnością, bez wtrąceń i pęknięć oraz twardością na powierzchni równą 37+44 HRC. Próby technologiczne napawania laserowego należy uznać za pozytywne i rokujące perspektywy wdrożeń przemysłowych.

---

The results of technological tests of laser pad welding of faying surface of exhaust valves of ASz62IR piston aircraft engine have been presented in the paper. In the first stage of laboratory investigations using high power diode laser type ROFIN DL 020 as well as three kind of powders EuTroLoy 16006 and 16012 as well as AMI 3901 testes of pad welding were performed. On the samples made from 4H14N14W2M austenitic valve steel were selected optimal parameters of laser pad welding for individual powders. During second stage of investigations was carried out laser pad welding by stellite powders on the real elements - exhaust valves engine. As a result of pad welding of second final run of satellite following heating by laser ray as well as melting of surface layer of first final run, heating, melting and coating melted powder in liquid state on the base of first stelllite fine run, directive crystallization of melted material, phase changes occur from liquid to solid state. As a result of heating of base follow changes of microstructure as well as draw of deeper situated layers of first fine run of padding weld. After it was made pad welding of valves, it was used slow cooling, fore example in the heated quartz furnace(temperature about 250 to 350 oC) or cooling with furnace, what let on minimize of welding deformation as well as internal stresses. Pad wading layers were put to organoleptic verification, x-ray tests, laboratory investigations of microstructure and hardness. Created by laser pad welding surface layer characterized by fine-crystalline structure without weld defects, high homogeneity without precipitations and cracks as well as hardens on the surface equal 37+44 HRC . Technological tests of laser pad welding shout recognize as positive and augur perspectives of industry implementations.