高功率雷射去除薄金屬構件中缺陷之研究(3/3)
Date Issued
2005
Date
2005
Author(s)
陳鈞
DOI
932216E002005
Abstract
近年來，工業界對於應用雷射銲接技術，進行受損高單價組件之再生，特別受到重視。由於銲接技術的進步，使用高能量雷射去除薄金屬構件中之缺陷，有較傳統再生方式更具經濟效益。本計畫為期三年，其目的係探討高能量雷射去除薄金屬構件的缺陷。這些缺陷包含在製造與使用過程中所生成的缺陷，例如夾雜物、內部裂縫、內部裂縫、表面有氧化膜之裂縫以及孔洞等。第一年計畫的研究方向將利用即時X-ray 與金相檢測，作為確認雷射去除不同的缺陷的有效性的重要指標。第二年計畫則進行一些衝擊、缺口拉伸、一般拉伸以及疲勞裂縫成長試驗等機械性質，並評估薄板材料經雷射銲接前後之影響，同時亦進行顯微組織、
微區成分與破壞機構等分析工作。第三年計畫則以前兩年之研究結果，實際應用於損壞17-4PH 葉片之再生。本成果報告分為二部份說明：第Ⅰ部份涵蓋第一、二年計畫;第Ⅱ部份為第三年之計畫。
本研究第Ⅰ部份係應用高功率二氧化碳雷射銲接技術，進行去除薄金屬構件之缺陷探討。金屬構件缺陷之成因，主要為材料製造或成品使用過程中所產生的缺陷。實驗材料分為兩大類，包括人工預製缺陷試片與使用已知含有缺陷的不銹鋼試片。材料缺陷的去除，可經由金相組織觀察、X 光檢驗與機械性質測試等評估，做為雷射銲接去除缺陷之有效性指標。實驗結果顯示，應用雷射栓孔（Keyhole）銲接方式，可大幅減少試片內夾雜物含量、消除試片內之氧化膜及完成試片裂縫或孔洞之密封。熔融區之純化效應，使雜質去除而提升其機械性質，在研究中獲得充分證實。雷射銲接去除氧化物及雜質的主要機構為氧化與分解，故在完全貫穿之雷射栓孔銲接最為有效。此外，試片缺陷經雷射去除後的機械性質與原材相近，故使用雷射銲接去除薄金屬構件缺陷確為可行，未來可考慮用於受損薄金屬構件之再生製程。雷射銲接在技術層次上可達到銲道的純化以及缺陷的減少，同時也可封閉表面或內部的孔洞，可為雷射加工製程開啟一個有應用價值的領域。
第Ⅱ部份之報告主要係應用第一部份所獲得之結果，實際應用於損壞17-4 PH 葉片之再生。本實驗採用雷射同軸噴嘴，模擬葉片17-4 PH 不銹鋼之再生處理，並探討17-4 PH 披覆試片熱處理後之機械性質、缺口拉伸與疲勞裂縫成長特性之變化。17-4 PH 不銹鋼葉片之導引端抗沖蝕區，經由同軸噴嘴進行雷射披覆處理，並配合H900（482℃／1h＋AC）之後熱處理，可增強披覆區之抗沖蝕性。應用此方法除可修復17-4 PH 葉片損傷之抗沖蝕區外，亦可應用於新葉片抗沖蝕區之製作。由常溫機械性質、疲勞裂縫成長及沖蝕特性等試驗結果顯示，試片經披覆17-4 PH 與H900 處理較一般披覆Stellite 6（經H900 處理）者，具有較高之抗拉與降伏強度、韌性值及硬-1- 度值;相近但較穩定之疲勞裂縫傳播速率;及同等之抗沖蝕性。實驗結果顯示，以雷射同軸披覆處理技術披覆17-4 PH 葉片，除可取代現有傳統硬銲接合Stellite 6 strip 之製程，且可應用同軸三維成形之銲修技術，進行葉片低應力損傷區之局部再生處理。
Subjects
雷射銲接
熔融區純化效應
顯微組織
機械性質
疲勞裂縫成長速度
17-4 PH 不銹鋼
雷射披覆處理
Publisher
臺北市：國立臺灣大學材料科學與工程學系暨研究所
Type
report
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8.3 MB
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