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航空航天:新一代宇航服引起中美激光技術的回眸與展望
作者:admin  來源:本站  發表時間:2014-10-31 11:30:36
激光雖然從發現到發展才經曆半個多世紀,卻已 經一躍成為當今世界範圍內最先進的製造加工技術之一。 激光技術對我國航空航天工業的迅速發展也起著重要推動 作用。“天宮一號”目標飛行器,“神舟七號”宇宙飛船 、“嫦娥奔月”計劃、“大飛機”計劃、載人航天工程等 ,都廣泛應用了激光技術。
 
       激光焊接技術是激光在航空航天領域應用的最廣 泛的技術,因為激光焊接相對於電子束、等離子束和傳統 焊接方法有自己獨特的優勢:能量密度高、熱影響區和變 形區都很小、焊接不同材料的組合、激光焊接係統具有高 的柔性。
 
  20世紀70年代之前,由於沒有高功率連續激光器件, 因此研究的重點是小型精密零件的點焊,或者由單個焊點 搭接而成的縫焊。而時至今日,隨著激光器功率的提高, 現在焊接十幾毫米厚的鋼板也比較容易。
 
  另外,激光焊接由於熱影響小、密封性好、適合在真 空等特殊環境下加工,因此在航天航空器件中得到廣泛應 用。華工激光生產的高精密激光焊接機,在貴州某軍工企 業專門為神舟八號焊接鉭電容器件,這種鉭電容器件用於 神舟八號發射裝置及飛船內部儀器。貴州某軍工廠專門為 航天提供軍用鉭電容和軍用繼電器,采用了特殊合金外殼 ,需要在純氮環境下實施密封焊接。針對這一特殊應用, 華工激光有針對性地研發了真空手套箱激光焊接係統,對 產品實現了完美焊接。
 
  目前激光焊接最新的應用成果是,用激光焊接技術取 代傳統的鉚釘進行鋁合金飛機機身的製造從而減輕飛機機 身重量近20%,提高強度近20%,如今德國宇航公司MBB、 空中客車公司都應用了此項技術。
 
  數控激光切割技術和激光打孔技術這兩項技術的原理 是將能量聚焦到微小的空間,從而獲得極高的輻照功率密 度(105~1015W/cm2),進而利用這一高密度的能量進行 非接觸、高速度、高精度的加工。其中,激光切割技術是 一種擺脫傳統的機械切割、熱處理切割的全新切割法,具 有更高的切割精度、更低的表麵粗糙度值、更靈活的切割 方法和更高的生產效率等特點。
 
  現在典型的飛機零部件大量采用鋁合金、鈦合金、耐 高溫合金等特種合金,結構形狀複雜,成形要求精確,而 大功率激光切割機加工技術的引進,能提高加工的質量, 降低模具投資成本,縮短生產周期,特別適用於複雜零配 件加工。去年,華工激光法利萊製造的ContourDM數控激 光切割機在西安某軍工企業采購激光切割機項目中一舉中 標,打破了進口大功率激光切割機壟斷特種合金和飛機發 動機零配件加工領域的格局,這標誌著國產化大功率激光 切割機加工技術已具備國際先進水平。
 
  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,已成為一項擁有特定應用的加工技術。這兩項技術 在航空領域中主要用於航空發動機、渦輪葉片的激光打孔 以及航空發動機的激光切割等方麵。例如,國際上眾多航 空發動機企業采用三維激光設備進行燃燒器段的高溫合金 材料的切割和打孔任務;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,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。
 
  在神舟八號飛船中,由於飛船在大氣層中飛行會產生 很大的熱量,在飛船內需要有許多包覆層來實現隔熱,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 要在包覆層上麵均勻分布很多微細的小孔,華工激光針對 這一應用並結合自身的薄型材料激光切孔專利開發的自動 激光切孔機已經應用到神舟八號的包覆層切孔上。
 
  激光融覆技術是以高能量密度的激光為熱源在基材表 麵熔覆一層熔覆材料,使之與基材實現冶金結合,在基材 表麵形成與基材具有完全不同成分和性能的合金層的表麵 改性方法。該技術集快速原型製造技術及激光熔覆表麵改 性技術於一體,可實現三維金屬零件的修複而無需工模具 。在航空領域,航空發動機的備件價格很高,因而在很多 情況下維修零件是比較劃算的,但是修複後零件的質量必 須滿足安全要求。例如,飛機螺旋槳葉片表麵上出現損傷 時,必須通過一些表麵處理技術進行修複。除了考慮螺旋 槳葉片所要求的高強度、高耐疲勞性,還必須考慮表麵修 複後的耐腐蝕性,激光熔覆技術正好可以很好地應用於此 。除此之外,激光熔覆技術還可在渦輪機葉片、殼體結合 部件、閥體部件等零部件的修複上得到應用。
 
  隨著一批大計劃、大項目的實施,走在製造技術發展 潮流最前端的激光先進製造技術正在該領域顯示出其越來 越重要的作用。AG娛樂手機客戶端下載有理由相信,在不遠的將來,激光製 造技術在航空航天領域中必將獲得更大、更多的應用。
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