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揭秘!航天航空中的激光加工技术
阅读:499 发布时间:2019-10-10近年来,随着高功率激光器的不断发展,激光束流品质的不断提高,激光焊接技术实现了由传导焊向深熔焊的根本性转变,应用范围进一步扩大,在航空制造及修理中重要性也不断提高。
在航空制造业中,激光技术扮演着越来越重要的角色。激光,到底激光技术强大在哪里,今天就给大家来聊聊激光技术的那些应用。激光焊接具有能量密度高、热输入量低、结构变形小、无需真空环境、高质量、高精度、率等技术优势,在各类金属材料熔化焊接方法中;结合工业机器人、视觉传感跟踪系统、自动送丝系统,易于实现集成化、自动化、柔性化、批量化制造,在制造产业中占据越来越高的地位。
激光切割技术
激光切割是激光在材料加工中另一项成熟的应用。激光切割范围和很宽,它可以切割各种高硬度、高熔点的金属、非金属等各种材料。激光切割具有切缝窄、速度快、热变形小,省材等优点。并可切割硬质材料、脆性材料及粘性材料。相较于传统的切割方法,激光切割技术的高精度、强适应性以及噪声小、切割质量好等待点被大面积的应用,与此同时,对于一些复杂且借助大型磨具完成的加工操作,在激光切割技术的应用下,不仅不需要应用磨具,同时还能够保证切割的质量,在降低生产成本的过程中,提高生产效率。因而,激光切割技术被广泛应用于航空制造等领域中。
在航空工业中激光切割的材料有:钛合金、镍合金、铬合金、铝合金、不锈钢、塑料、复合材料等。在航空设备制造中,外壳采用特殊金属材料制成,强度高、硬度高、耐高温,普通的切割手段很难完成材料的加工,激光切割是一种的加工手段,可激光切割加工飞机蒙皮、蜂窝结构、框架、发动机机匣等。激光切割一般用连续输出的激光器,也有高重频二氧化碳脉冲激光器。
激光切割展示
激光焊接技术
激光焊接是以激光为热源进行的焊接。激光是一束平行光,用抛物面镜或凸透镜聚焦,可以得到较高的功率密度。用高密度的激光热源进行焊接,可焊接熔深要求较大的焊缝。
与其他焊接方法相比,激光焊接有如下优点:
1、焊接输入热量可受控并降低到低需要量,焊接热影响区金相变化范围可以很小,零件焊后导致的变形亦小;
2、无电极,无电极污染或受损的顾虑,机具的耗损及变形可降低至低;
3、焊接不受距离限制,可以切换装置将激光束传送至多个工作站,易于自动化高速焊接;
4、激光束不受磁场干扰,便于对准焊件,焊接精度高;
5、不需要真空,也不需做射线防护。
目前,激光焊接机已达到脉宽从20μs到20ms;平均功率10W到500W;每个脉冲能量0.1J到100J;重复频率0.1Hz-600Hz。现在美国、日本、苏联等发达国家都研制出性能*的固体激光焊接,有的已步入商品行列,应用于航空、航天、电子工业中,如航空模盒、仪表壳体、波纹管、显像管、各种热敏元件等。
激光焊接代替飞机铆接工艺
目前的铝合金板材结构的连接一般仍采用传统的铆接工艺,但是这种工艺存在不可避免的问题,如飞机质量增加,需要预加工工艺孔,准备时间长等问题。使用激光焊接不论从降低飞机制造成本、缩短生产周期、还是减轻飞机质量、体高飞机性能方面都有良好的表现。目前,激光焊接已应用于波音、空客等主要航空企业的飞机制造中。
激光焊接展示
激光熔覆技术
激光熔覆是材料表面改性技术的一种重要方法,它是利用高能激光束子在金属表面辐照,通过迅速熔化、扩展和迅速凝固,冷却速度通常达到102-106/s,在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料,从而构成一种新的复合材料,以弥补机体所缺少的高性能,这种复合材料能充分发挥两者的优势,弥补互相的不足。对于某些共晶合金,甚至能得到非晶态表层,具有*的抗腐蚀性能。
国内外研究表明,决定激光熔覆宏观、微观质量的因素主要是激光参数、材料特性、加工工艺及环境条件;激光束、粉末和基体之间的相互作用时间等。一个良好的熔覆层应该具有较低的稀释率,无开裂、无气孔、无夹渣、使用时无脱落,熔覆层与基体呈冶金结合,性能均匀,外观平整,能满足预定的使用性能要求,如:耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高硬度、高强度等。国内外学者围绕熔覆层质量做了大量工作,并取得很大的进展。
激光熔覆技术修复磨损模具及工件
在航空工业是吸取激光熔覆的优点用于生产的部门,因为它不仅能用于加工零部件,而且能用于修理零部件。个激光表面熔覆应用在1981年Rolls-Royce的RB211飞机发动机高压叶片连锁。航空发动机钛合金和镍合金摩擦副的接触磨损是发动机使用和维修中的一大难题,通过激光熔覆技术则可获得的涂层,为燃气涡轮发动机零部件的修复开创一个新的局面。如针对航空发动机涡轮转子部件,航空发动机涡轮叶片叶尖锁口部位的实际使用情况,研究了激光表面熔覆高温耐磨涂层的激光喷涂技术,提高了合金基体耐高温及抗腐蚀性能。再者通过利用激光熔覆技术熔覆钴基合金,提高了耐热和耐磨性能。
激光熔覆展示
武汉金密激光是一家专业设计、生产、销售多功能激光加工机、激光焊接机、激光切割机、激光打标机的高科技企业。公司产品适应于高等院校、科研院所、、航天航空等领域。公司围绕科研院所、高等院校及企业的研发、教学和生产需求, 致力于各类高性能激光产品的研发及生产。