激光冲击处理技术最新动态及发展趋势.pdf

《激光冲击处理技术最新动态及发展趋势.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、厂公、，1一—][瓷毫≮．叫爨文熏霪霪穗匿曩霎篷溺—_—r坼矗∥I圆L。■-—鼍—一i、鲤氡特种加T技术对b机发动}几、导弹等关键零部件的加工起到举足轻重的作用，其中电火花加1二、电解加工、激光处理技术得到越来越广泛的应用。本期论坛选取了特种加工领域部分知名专家、J_商、用户的文章，介绍其先进的研究成果与应用情况。栏目策划．依然七丁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

2、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1。磊士．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，减少了阑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。

3、主要研光冲击处理技术在航空航天、核T业整体叶盘叶片出现微小裂纹后，可对蓁熬黼瓣蓑衰皇篇淼淼耄徽鬻鬻在线质鼍检测技术。机身／I,；FL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fLaserShockProcessing，LSP)技术是利用强脉冲激光产生冲击波来对材料进行强化处理的，在材料表层产生深达lmm及以上的残余压应力层。1997年，美国首次将此项技术成功应用于航40航窄制造技术·2010年第5期最新应用情况1激光冲击处理整体叶盘整体叶盘结构是提高发动机性能、简化结构、减重、提高可靠性的重要措施。经激光冲击强化的叶片的抗异物破坏能力和疲劳性能大幅度New

4、Te。hno∞。。。fSpecJaIMachInlnq特种加工新技术已罨R氇《镁瓞絮周!∥一薹z一325‘距焊缝的距离／cm材料：2195铝合金图2激光冲击处理后FSW焊=接接头的残余压应力分布比，整体叶盘的激光冲击处理需要考虑叶片之间的干涉和可达性问题，并需要开发快速涂层技术和在线质量监测技术⋯。自2003年起，美国空军已经将激光冲击处理技术应用于航空发动机的整体叶盘(见图1)，到2009年，F22战斗机上75％的整体叶盘都经过了激光冲击处理。2激光冲击处理焊接结构焊接接头的力学性能和残余应力可能引起脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀破坏以及降低结构的稳定性。美国NASAJohnson

5、SpaceCenter的研究结果表明，经激光冲击处理后，铝合金搅拌摩擦焊的焊接接头的屈服强度、抗拉强度显著提高(2195铝合金搅拌摩擦焊接接头的屈服强度提高60％，抗拉强度提高11％，见图2)，且冲击区有晶粒细化现象。北京航空制造工程研究所将激光冲击处理应用于激光焊和电子束焊的焊接接头强化，显著地改善了原有的焊接应力分布，激光冲击处理技术有望成为解决高能束焊接接头疲劳性能分散性大的关键技术。与喷丸强化相比，激光冲击处理应用焊接接头方面具有很大的优势。以铝合金为例，喷丸的冷作硬化程度为30％一40％，激光冲击处理的的冷作硬化程度为4％一9％121。由Bauschinger效应可知，在

6、循环载荷下，激光冲击处理产生残余压应力更加稳定。如图2。另外，激光冲击处理可产生与焊接接头非常接近的表面质量，有利于疲劳性能。3激光冲击成形机翼壁板对薄壁结构进行单面激光冲击处理时，薄壁结构会向未强化面一侧弯曲变形，两个面均为压应力状态，控制冲击参数即可成形薄壁结构，这种技术称为“激光冲击成形”。机翼整体壁板结构较大，型面复杂，而且壁板内部存在加强筋，因此机翼壁板成形已经成为我国飞机制造的重大难题。ARJ21机翼整体壁板采用喷丸成形，但与喷丸成形技术相比，激光冲击成形的成形曲率更大(见图3)，产生的残余压应力更深，更容易控制成形参数。2008年，波音747—8客机的机翼壁板采用了激

7、光冲击成形技术，波音公司从MIC公司购置了激光冲击成形设备(见图4)，该设备采用双光路传输，地下传输光路长达45m【31。随着激光冲击成形技术的发展，该技术必将得到大面积应用。4孔结构强化紧同孔是飞机卜典型的应力集中结构，易在疲劳载荷下产生裂纹，尤其是尺寸较小(4,6nlm以下)的孔结构或盲孑L用喷丸和冷挤压工艺的强化效果不理想或难以实现。激光冲击处理作为新兴的表面强化技术，对小尺寸孔、异形孔、盲孑L等强化具有很大优势。将激光束聚焦成环形光斑，冲击处理小孔周围区域，在