激光冲击处理技术最新动态及发展趋势

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1、论坛FORUM激光冲击处理技术最新动态及发展趋势TheLatestMovementandDevelopmentTrendofLaserShockProcessing北京航空制造工程研究所曹子文邹世坤巩水利激光冲击处理是一项新兴的的表面强化技术，在某些场合具有不可替代的作用，潜在巨大的经济市场。目前，只有美国将此技术应用到实际生产领域，并产生了显著的经济效益和国防效益。国内目前还没有应用实例，但已具有良好研究基础，该技术必将在国内踏上产业化的征途。空发动机单体叶片，大幅度提升了叶提升，甚至已强化叶片边缘缺口小于片的抗异物破坏能力和高周疲劳性3mm时，其使

2、用寿命仍与完好的未能。至今，该项技术的基础应用领域强化叶片相当。由于单体叶片性能曹子文硕士，工程师，在高能束流加工技不断扩展，已经成为最热门的表面强的提升，减少了因单个叶片损坏而报术国防科技重点实验室从事激光冲击化处理技术之一。本文主要介绍激废整个叶盘的几率。在役未强化的处理技术的基础及工艺研究。主要研光冲击处理技术在航空航天、核工业整体叶盘叶片出现微小裂纹后，可对究方向为激光冲击波为基础的材料冲等方面的最新应用实例，如应用于发其进行激光冲击处理再制造，疲劳强击强化、薄壁结构材料冲击强化变形控制及防层裂、激光冲击强化叶片的动机整体叶盘强化、机翼壁板成形

3、、度仍满足设计要求。与单体叶片相在线质量检测技术。机身小孔强化等，另外还应用于焊接接头抗疲劳和核电设备延寿等方面。激光冲击处理(LaserShock最新应用情况Processing，LSP)技术是利用强脉冲1激光冲击处理整体叶盘激光产生冲击波来对材料进行强化整体叶盘结构是提高发动机性处理的，在材料表层产生深达1mm能、简化结构、减重、提高可靠性的重及以上的残余压应力层。1997年,要措施。经激光冲击强化的叶片的美国首次将此项技术成功应用于航抗异物破坏能力和疲劳性能大幅度图1激光冲击处理整体叶盘40航空制造技术·2010年第5期NewTechnologi

4、esofSpecialMachining特种加工新技术Bauschinger效应中结构，易在疲劳载荷下产生裂纹，25-5-4-3-2-1-25012345可知，在循环载尤其是尺寸较小(φ6mm以下)的孔0周荷下，激光冲击结构或盲孔用喷丸和冷挤压工艺的-751周1000周处理产生残余压强化效果不理想或难以实现。激光-125应力更加稳定，冲击处理作为新兴的表面强化技术，-175如图2。另外，激对小尺寸孔、异形孔、盲孔等强化具-225光冲击处理可产有很大优势。将激光束聚焦成环形残余应力/MPa-275生与焊接接头非光斑，冲击处理小孔周围区域，在强常接近的表面

5、质[3]-325化表层及次表层产生残余压应力。量，有利于疲劳通过对激光光斑能量和形状的调节-375后退侧前进侧性能。以满足不同的强化效果，如图5所-4253激光冲击成形示，由内而外的3个环形光斑的强化距焊缝的距离/cm材料：2195铝合金机翼壁板方式获得的残余压应力分布更深更对薄壁结构广，疲劳结果更好。另外，北京航空图2激光冲击处理后FSW焊接接头的残余压应力分布进行单面激光冲制造工程研究所的最新研究成果表比，整体叶盘的激光冲击处理需要考击处理时，薄壁结构会向未强化面明，对7050铝合金而言，对其表面先虑叶片之间的干涉和可达性问题，并一侧弯曲变形，两个

6、面均为压应力状进行激光冲击处理，再进行钻孔，同需要开发快速涂层技术和在线质量态，控制冲击参数即可成形薄壁结样可以大幅度提高孔的疲劳性能。[1]监测技术。自2003年起，美国空构，这种技术称为“激光冲击成形”。激光冲击处理对小孔结构性强化的军已经将激光冲击处理技术应用于机翼整体壁板结构较大，型面复另一个较大优势就是可以满足现场航空发动机的整体叶盘（见图1），到杂，而且壁板内部存在加强筋，因此强化，可达性好。2009年，F22战斗机上75%的整体机翼壁板成形已经成为我国飞机制5核工业上的应用叶盘都经过了激光冲击处理。造的重大难题。ARJ21机翼整体壁近年来

7、，核电行业发展迅速，但2激光冲击处理焊接结构板采用喷丸成形，但与喷丸成形技术是核电设备的老化一直未能有效地焊接接头的力学性能和残余应相比，激光冲击成形的成形曲率更大解决。压力容器焊缝的应力是解决力可能引起脆性断裂、疲劳断裂、应（见图3），产生的残余压应力更深，更核电设备老化问题的关键，日本东芝力腐蚀破坏以及降低结构的稳定性。容易控制成形参数。公司采用无吸收层激光冲击处理，大美国NASAJohnsonSpaceCenter的2008年，波音747-8客机的机大提高了激光冲击处理后焊缝的抗研究结果表明，经激光冲击处理后，翼壁板采用了激光冲击成形技术，波腐蚀

8、能。目前，东芝公司所有的核电铝合金搅拌摩擦焊的焊接接头的屈音公司从MIC公司购置了激光冲击站都