隨著“天宮一號”的發(fā)射,標志著我國的航天技術(shù)再上一個新臺階用爪,而激光技術(shù)作為當今世界范圍內(nèi)最先進的制造加工技術(shù)之一活鹰,它在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用漏策,對于我國航空航天工業(yè)的迅速發(fā)展起著重要的推動作用派哲。不管是 “天宮一號”目標飛行器,還是之前的“神舟七號”宇宙飛船掺喻、“嫦娥奔月”計劃芭届、“大飛機”計劃、載人航天工程等感耙,都廣泛應(yīng)用了激光技術(shù)褂乍。
以下將介紹航空航天工業(yè)中幾種激光加工技術(shù)的應(yīng)用情況:
(一)激光焊接技術(shù):
這是激光在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的最廣泛的技術(shù),因為激光焊接相對于電子束、等離子束和傳統(tǒng)焊接方法有自己獨特的優(yōu)勢:
⑴.能量密度高搂拴。高功率激光束經(jīng)聚焦后跷塘,焦斑直徑很小,因此功率密度很高锤勉,可達105~108W/cm2,比電弧焊(5×102~104W/cm2)要高出幾個數(shù)量級外羽,能焊接高硬度赵街、高脆性及高熔點、高強度的材料捡奖。
⑵.熱影響區(qū)和變形區(qū)都很小张庄。激光焊接加熱及冷卻速度極高,其結(jié)晶速度比一般熔焊的高幾十倍窍蚤,熱影響區(qū)很小拢杠,材料變形小,無需后續(xù)工序處理夏植。
⑶.焊接不同材料的組合舰断。可對高熔點砸捏、高熱導率谬运、物理性質(zhì)差異較大的異種或同種金屬材料進行焊接。
⑷.激光焊接系統(tǒng)具有高的柔性垦藏。與CAD/CAM或機器人聯(lián)合組成的焊接系統(tǒng)可形成多功能的激光加工系統(tǒng)梆暖,焊接速度快,功效高掂骏,易于實現(xiàn)自動化轰驳。
在20世紀70年代之前,由于沒有高功率連續(xù)激光器件弟灼,因此研究的重點是小型精密零件的點焊级解,或者由單個焊點搭接而成的縫焊。而時至今日袜爪,隨著激光器功率的提高蠕趁,現(xiàn)在焊接十幾毫米厚的鋼板也比較容易。
另外辛馆,激光焊接由于熱影響小俺陋、密封性好、適合在真空等特殊環(huán)境下加工昙篙,因此在航天航空器件中得到廣泛應(yīng)用降再。華工激光生產(chǎn)的高精密激光焊接機,在貴州某軍工企業(yè)專門為神七焊接焊接鉭電容器件,這種鉭電容器件用于神七發(fā)射裝置及飛船內(nèi)部儀器序峦。貴州某軍工廠專門為航天提供軍用鉭電容和軍用繼電器侥淤,采用了特殊合金外殼,需要在純氮環(huán)境下實施密封焊接鳍擎。針對這一特殊應(yīng)用或侥,華工激光有針對性的研發(fā)了真空手套箱激光焊接系統(tǒng),對產(chǎn)品實現(xiàn)了完美焊接祷罩。
華工激光高精密焊接機
目前激光焊接最新的應(yīng)用成果是哺裳,用激光焊接技術(shù)取代傳統(tǒng)的鉚釘進行鋁合金飛機機身的制造從而減輕飛機機身重量近20%,提高強度近20%隔抒,如今德國宇航公司MBB坛饥、空中客車公司都應(yīng)用了此項技術(shù)。
(二)激光切割技術(shù)和激光打孔技術(shù):
這兩項技術(shù)的原理是將能量聚焦到微小的空間课娃,從而獲得極高的輻照功率密度(105~1015W/c m2)吴澜,進而利用這一高密度的能量進行非接觸、高速度杖虾、高精度的加工烂瘫。其中,激光切割技術(shù)是一種擺脫傳統(tǒng)的機械切割亏掀、熱處理切割的全新切割法忱反,具有更高的切割精度、更低的表面粗糙度值滤愕、更靈活的切割方法和更高的生產(chǎn)效率等特點温算。
現(xiàn)在典型的飛機零部件大量采用鋁合金、鈦合金间影、耐高溫合金等特種合金注竿,結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,成形要求精確魂贬,而大功率激光切割機加工技術(shù)的引進巩割,能提高加工的質(zhì)量,降低模具投資成本付燥,縮短生產(chǎn)周期宣谈,特別適用于復(fù)雜零配件加工。去年段卵,華工激光法利萊制造的Contour DM數(shù)控激光切割機在西安某軍工企業(yè)采購激光切割機項目中一舉中標蜈率,打破了進口大功率激光切割機壟斷特種合金和飛機發(fā)動機零配件加工領(lǐng)域的格局,這標志著國產(chǎn)化大功率激光切割機加工技術(shù)已具備國際先進水平荤榄。
法利萊Contour DM數(shù)控激光切割機
而激光打孔方法作為在固體材料上進行孔加工的方法之一魔辉,已成為一項擁有特定應(yīng)用的加工技術(shù)磨再。這兩項技術(shù)在航空領(lǐng)域中主要用于航空發(fā)動機、渦輪葉片的激光打孔以及航空發(fā)動機的激光切割等方面阀霸。例如莉遥,國際上眾多的航空發(fā)動機企業(yè)采用三維激光設(shè)備進行燃燒器段的高溫合金材料的切割和打孔任務(wù);軍用和民用航空器的鋁合金材料或特殊材料的激光切割同樣也獲得了成功屠剥,尤其在鈦合金激光切割的開裂和重熔層的研究上頗有成就灶逃。
在“神舟七號”航天飛船中,由于飛船在大氣層中飛行會產(chǎn)生很大的熱量莫彩,在飛船內(nèi)需要有許多包覆層來對實現(xiàn)隔熱缩铸,為了在溫度上升過程中順利的將包覆層之間的空氣排出,需要在包覆層上面均勻分布很多微細的小孔硝拧,華工激光針對這一應(yīng)用并結(jié)合自身的薄型材料激光切孔專利開發(fā)的自動激光切孔機已經(jīng)應(yīng)用到神七的包覆層切孔上。
(三)快速成形技術(shù):
快速成形技術(shù)是基于離散-堆積成形原理的成形方法葛假,由產(chǎn)品三維CAD模型數(shù)據(jù)直接驅(qū)動障陶,組裝(堆積)材料單元而完成任意復(fù)雜的三維實體(不具有使用功能)的技術(shù)總稱×难担快速成形技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用直接體現(xiàn)在航空
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