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特種激光加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

2021-01-09

  國(guó)外激光加工設(shè)備和工藝發(fā)展迅速,現(xiàn)已擁有100kW 的大功率CO2 激光器、kW 級(jí)高光束質(zhì)量的Nd:YAG 固體激光器,有的可配上光導(dǎo)纖維進(jìn)行多工位、遠(yuǎn)距離工作。激光加工設(shè)備功率大、自動(dòng)化程度高,已普遍采用CNC 控制、多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng),并裝有激光功率監(jiān)控、自動(dòng)聚焦、工業(yè)電視顯示等輔助系統(tǒng)。
  激光制孔的最小孔徑已達(dá)0.002mm ,已成功地應(yīng)用自動(dòng)化六坐標(biāo)激光制孔專用設(shè)備加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、燃燒室氣膜孔,達(dá)到無(wú)再鑄層、無(wú)微裂紋的效果。
  激光切割適用于由耐熱合金、鈦合金、復(fù)合材料制成的零件。目前薄材切割速度可達(dá)15m/min ,切縫窄,一般在0.1 ~1mm 之間,熱影響區(qū)只有切縫寬的10% ~20% ,最大切割厚度可達(dá)45mm ,已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)三維蒙皮、框架、艦船船身板架、直升機(jī)旋翼、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等。
  激光焊接薄板已相當(dāng)普遍,大部分用于汽車(chē)工業(yè)、宇航和儀表工業(yè)。激光精微焊接技術(shù)已成為航空電子設(shè)備、高精密機(jī)械設(shè)備中微型件封裝結(jié)點(diǎn)的微型連接的重要手段。
  激光表面強(qiáng)化、表面重熔、合金化、非晶化處理技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣,激光微細(xì)加工在電子、生物、醫(yī)療工程方面的應(yīng)用已成為無(wú)可替代的特種加工技術(shù)。
  激光快速成型技術(shù)已從研究開(kāi)發(fā)階段發(fā)展到實(shí)際應(yīng)用階段,已顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
  國(guó)內(nèi)70 年代初已開(kāi)始進(jìn)行激光加工的應(yīng)用研究,但發(fā)展速度緩慢。在激光制孔、激光熱處理、焊接等方面雖有一定的應(yīng)用,但質(zhì)量不穩(wěn)定。目前已研制出具有光纖傳輸?shù)墓腆w激光加工系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)光纖耦合三光束的同步焊接和石英表芯的激光焊接。完成了激光燒結(jié)快速成型原理樣機(jī)研制,并采用環(huán)氧聚脂和樹(shù)脂砂燒結(jié)粉末材料,快速成型出典型零件,如葉輪、齒輪。
  激光加工技術(shù)今后幾年應(yīng)結(jié)合已取得的預(yù)研成果,針對(duì)需求,重點(diǎn)開(kāi)展無(wú)缺陷氣膜小孔的激光加工及實(shí)時(shí)檢控技術(shù)、高強(qiáng)鋁( 含鋁鋰、鋁鎂) 合金的激光焊接技術(shù)、金屬零件的激光粉末燒結(jié)快速成型技術(shù)、激光精密加工及重要構(gòu)件的激光沖擊強(qiáng)化等項(xiàng)目的研究。實(shí)現(xiàn)高溫渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)氣膜孔無(wú)缺陷加工,可使葉片使用壽命達(dá)2000 小時(shí)以上;以焊代替數(shù)控加工飛機(jī)次承力構(gòu)件,以及帶筋壁板的以焊代鉚;實(shí)現(xiàn)重要零部件的表面強(qiáng)化,提高安全性、可靠性等,從而使先進(jìn)的激光制造技術(shù)在軍事工業(yè)中發(fā)揮更大的作用。

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