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航空制造中的激光技术你懂几个

作者: 郑州百维 时间:2017-12-15 来源:百维激光
摘要:12月5日,国产大飞机C919再获一笔订单,订单总数达到785架。大飞机,承载着中国人太多的情感和希冀。每一次与大飞机相关的新闻都广受关注,是当之无愧的头条。 在航空制造业中,...

12月5日,国产大飞机C919再获一笔订单,订单总数达到785架。大飞机,承载着中国人太多的情感和希冀。每一次与大飞机相关的新闻都广受关注,是当之无愧的头条。

在航空制造业中,激光技术扮演着越来越重要的角色。由于它具有无接触、不需要工模具、清洁、效率高、方便实行数控等优势,航空制造业中可以说是一言不合就用激光。

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。

激光打孔

激光打孔是领先早达到实用化激光加工技术,这种技术的特点是能加工到1μm的微孔,尤其适合加工与表面成各种角度的小孔。

薄壁零件的小孔、复合零件的深小孔以及硬、脆、软和高强度等难加工材料上的微小孔。激光打孔与工件材料的刚性、强度、脆性等机械性能无关,能在铍、铜、铝、锌、铁、不锈钢、耐热合金、硬质合金等材料上打孔,并且容易实现自动化。

美国普惠公司用座标钕玻璃激光器在镍钴合金涡轮叶片上加工直径为0.5mm,深为3.1mm的冷却孔,只用7秒钟。国外一些航空活门制造厂广泛采用激光打孔。采用50WCO2激光打孔,打出孔径为0.2mm-1mm,加工时间为50ms-80ms,效率可以达到300孔/分。

发动机燃烧室表面激光打孔

激光切割

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。

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,激光切割是一种高效的加工手段,可激光切割加工飞机蒙皮、蜂窝结构、框架、发动机机匣等。

激光焊接

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:

●焊接输入热量可受控并降低到领先低需要量,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领先小;

●无电非常,无电非常污染或受损的顾虑,机具的耗损及变形可降低至领先低;

●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;

●激光束不受磁场干扰,便于精确对准焊件,焊接精度高;

●不需要真空,也不需做射线防护。

光纤陀螺仪激光密封焊接

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。

复合焊激光焊接机

激光冲击强化

激光冲击强化简称LSP技术,是一种利用激光冲击波对材料表面进行改进,提高材料的抗疲劳度、磨损和应力腐蚀等性能的技术。

利用高功率短脉冲激光与板材相互作用产生强冲击波,在工件表面形成瞬时温度高达10000℃的高温和数GPa的高压,使金属材料发生微弹塑性变形,从而提高金属材料的疲劳寿命和抗疲劳磨损机械性能,达到航空器材改性目的。

在航空领域中,激光强化处理可用来整修飞机上的紧固件等,目前飞机上所使用的紧固件数量惊人,仅对于在机翼还是机翼或机身的各种重要部件而言,每架飞机紧固件数量也高达3-20万件。因此,开展激光冲击强化技术能改善飞机结构中的紧固件周围疲劳性能的应用研究,提高飞机的安全性、可靠性和使用寿命均具有重要的现实意义和经济效益。

激光熔覆

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,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,具有非常好的抗腐蚀性能。

涡轮导向器叶片激光再制造前后对比

航空工业是领先先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。第一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优质的涂层,为燃气涡轮发动机零部件的修复开创一个新的局面。

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