航空航天特殊材料加工技术.doc

航空航天特殊材料加工技术 航空航天特殊材料加丁技术 ——激光加工工艺在航空航天领域的应川摘要：激光制造技术在国防和航空航天领域 的产业化应用前景远人，具有效率高、能耗低、流程短、性能好、数字化、智能化的特 点，本文主要介绍了激光加T的组成、T作原理及各激光加工T艺技术在航空领域屮的应 用。针对现状，我国将继续发挥激光制造技术的优势，改变我国航空航天领域的关键器件 和技术主要依赖进口的现状，最终形成我国新一代激光制造产业链。 关键词：激光加工、航空航天、打孔、切割、熔覆、焊接、打标、LENS 激光加工的组成及工作原理 激光加工有四部分组成，分别是激光器、电源、光学系统、机械系统。工作原理： 激光加工利用高功率密度的激光束照射工件，使材料熔化气化而进彳丁穿孔、切割和焊接 等的特种加丁。早期的激光加工由于功率较小，人多川于打小孔和微型焊接。到20世纪 70年代，随着人功率二氧化碳激光器、高重复频率化铝石榴石激光器的出现，以及对激光 加T机理和T艺的深入研究，激光加工技术有了很人进展，使用范围随之扩人。数千瓦的 激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方血。各种专用的激光 加丁设备竞相岀现，并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，人人提 高了激光加工机的自动化水平和使用功能。 IUUIIIUUIIIIIIIIIIHHIIIIIIIHinHIIIIHIIIinilllllhilllllllinilllll Illlll M ? I e ? ? ? I I I II It M M I ? M ? M M ? ? ? IUUIIIUU III IIIIIIIHHIIIIIIIHinHIIIIHIIIinilllllhilllllllinilllll Illlll M ? I e ? ? ? I I I II It M M I ? M ? M M ? ? ? * ? ???????HU SIIIII 1111 III1 图1气体及固体激光器加丁原理 从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上，其焦点处的功率密度高达10（? 10（瓦/厘米（，温度高达1力摄氏度以上，任何材料都会瞬时熔化、气化。激光加工就是 利用这种光能的热效应对材料进行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主 要是固体激光器和气体激光器。 激光加工丁艺包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。 定义 2?1激光切割技术 激光切割是用聚焦镜把二氧化碳气体、激光束聚焦，使材料熔化，用激光束的压缩气体 吹走被熔化的材料，使激光束和材料沿着固定轨道进行运动，从而形成固定形状的切缝。 U前激光切割新技术己成为工业切割板材的一种现代化先进高新加工方法，激光切割技术 的采用克服了操作时间长、切割缝隙人、变形人、切割制品粗糙、有污染、不安全，不卫 生的弱势。 2. 2激光焊接技术 激光焊接是用激光器屮的激光把机械设备呢件焊接成为一?体。激光焊接主要优点是能焊 接多种金属，焊接部位狭小，深腔焊接不变形，焊池周边无凹陷现象，能补焊极硬钢板材 料，焊接不击穿薄板材。料焊接工艺高超焊缝整齐美观。激光焊接新技术在机械牛产加T 中广泛应用，主要有以下两人类：一是金刚石锯片激光焊接，二是激光焊接应用于钢铁T 业，焊接钢板，拼焊汽车板和各种壳体类零件，从而进一步推动了我国机械生产加工企业 的快速发展。 敷光切割 图2激光切割图3激光焊接金刚石 3激光打标技术 激光打标是在机械设备或产品上用激光器打上特殊标记和符号。此种新技术在激光技术 应用中占最重要位置之一，应用及其广泛，主要应用干电子工业，汽车工业、工具、量 具、航空、航天、仪器、仪表，包装等行业机械加工中。标记对象是金属非金属材料等， 如不锈钢、铝合金、有机玻璃、幫料、陶瓷、合成材料、木材、橡胶、皮革制品纸制品、 印刷电路板、生活装饰品等。 2?4激光打孔技术 激光打孔是把多种机械配件用激光加T出各种不同类型的孔，主要应用于金属材料和非 金属材料，主要用于硕度高材料，特别还适用于布匹和纸张等较软材料打孔，已装配好成 型机械不用拆卸就可直接打孔，尤其适用于汽车、航空等行业的动平衡。激光打孔技术在 机械工业各行业屮广泛应用，优点多，打孔变形小。精密度高，打孔深度可控，小心孔定 位准确。 烟酒激光打标机 激光打孔机 Q 图4烟酒激光打标机图5激光打孔机 2. 5激光淬火技术 激光淬火是川高能激光在丁件表面快速扫描，在丁件表面极薄的光斑人小的小区域内快 速吸收能量瞬间使其急剧达到高温，又瞬间完成低温淬火的高新技术。具右I高速加热和 高速白冷；激光淬火制品比常规淬火駛度高出5%?20%,可获得极细硕币七组织，加热 速度快、热影响区小，淬火皿力小；可使被加工制品局部硬化；工艺周期短，