谷研究 l 安萨尔多能源将3D打印用于修复燃气轮机叶片的热气路径

意大利安萨尔多能源公司是世界排名前列的重型工业燃气轮机制造厂商。而在GE和西门子纷纷将3D打印技术应用到燃气轮机零件制造领域的时候,安萨尔多能源公司也在进行着他们的3D打印探索。

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到目前为止,涡轮机部件翻新供应商大多以传统的工艺来修复工业燃气轮机(IGT)的部件,目标是恢复其原有功能的完整性,可选地包括某些有限的和局部的设计更改,以提高涡轮机性能,克服过早的部件退化问题

根据3D科学谷的市场研究,安萨尔多能源公司将3D打印应用到修复燃气轮机的热气路径方面,这改进了燃气轮机修复的便捷性,并且更加经济。

具体来说,安萨尔多能源公司通过选择性激光熔融(SLM)的方法制造具有改进的低循环疲劳(LCF)寿命的细晶粒材料。这种材料由高度沉淀强化的镍基超级合金制成。

而热气路径部分指的是燃气涡轮机的前级叶片,叶片包括具有前缘和后缘的翼型件。

叶片

 

为了有效的修复叶片热气路径,安萨尔多能源公司还研究如何切除被替换的叶片部分,如何将新的3D打印叶片与剩余的叶片部分结合成新的叶片。这其中还涉及到热障涂层以及焊接或高温钎焊工艺。

不过安萨尔多能源公司与中国颇有渊源,据悉,上海电气于2014年和意大利安萨尔多能源公司签署了一系列协议,上海电气出资约4亿欧元参股安萨尔多能源公司40%股权。

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根据3D科学谷的市场研究,将金属3D打印技术用于叶片的修复有不同的方式。其中GE在瑞士Birr的GE Power Services生产基地,新融合进来的原阿尔斯通团队通过Hamuel混合增材制造设备(激光熔覆技术3D打印技术与CNC铣削技术的结合),不仅修复叶片,还提升了叶片的性能。而根据GE的工作小组,混合增材制造的一个优势是仅需要一次装夹过程。与多台机器相比,一次装夹的情况节省了传输和调整时间。在采用切割、堆焊和精加工等连续步骤的典型维修中,混合增材制造节省了三个运输和夹紧步骤中的两个。

此外,根据3D科学谷的市场研究,另一种技术:冷喷增材制造技术,正在引起再制造领域的注意。其中,GE就通过向飞机发动机叶片表面以超音速的速度从喷嘴中喷射微小的金属颗粒,为叶片受损部位添加新材料而不改变其性能。

关于激光熔覆技术用于再制造,目前国内以西安铂力特(Bright laser)以及北京王华明院士的团队为主要的3D打印服务方。其中,用于叶片的修复是再制造方面的一个重要应用。

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