特种激光加工技术发展现状与展望

  国外激光加工设备和工艺发展迅速,现已拥有100kW 的大功率CO2 激光器、kW 级高光束质量的Nd:YAG 固体激光器,有的可配上光导纤维进行多工位、远距离工作。激光加工设备功率大、自动化程度高,已普遍采用CNC 控制、多坐标联动,并装有激光功率监控、自动聚焦、工业电视显示等辅助系统。
 
  激光制孔的最小孔径已达0.002mm ,已成功地应用自动化六坐标激光制孔专用设备加工航空发动机涡轮叶片、燃烧室气膜孔,达到无再铸层、无微裂纹的效果。
 
  激光切割适用于由耐热合金、钛合金、复合材料制成的零件。目前薄材切割速度可达15m/min ,切缝窄,一般在0.1 ~1mm 之间,热影响区只有切缝宽的10% ~20% ,最大切割厚度可达45mm ,已广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、舰船船身板架、直升机旋翼、发动机燃烧室等。
 
  激光焊接薄板已相当普遍,大部分用于汽车工业、宇航和仪表工业。激光精微焊接技术已成为航空电子设备、高精密机械设备中微型件封装结点的微型连接的重要手段。
 
  激光表面强化、表面重熔、合金化、非晶化处理技术应用越来越广,激光微细加工在电子、生物、医疗工程方面的应用已成为无可替代的特种加工技术。
 
  激光快速成型技术已从研究开发阶段发展到实际应用阶段,已显示出广阔的应用前景。
 
  国内70 年代初已开始进行激光加工的应用研究,但发展速度缓慢。在激光制孔、激光热处理、焊接等方面虽有一定的应用,但质量不稳定。目前已研制出具有光纤传输的固体激光加工系统,并实现光纤耦合三光束的同步焊接和石英表芯的激光焊接。完成了激光烧结快速成型原理样机研制,并采用环氧聚脂和树脂砂烧结粉末材料,快速成型出典型零件,如叶轮、齿轮。
 
  激光加工技术今后几年应结合已取得的预研成果,针对需求,重点开展无缺陷气膜小孔的激光加工及实时检控技术、高强铝( 含铝锂、铝镁) 合金的激光焊接技术、金属零件的激光粉末烧结快速成型技术、激光精密加工及重要构件的激光冲击强化等项目的研究。实现高温涡轮发动机气膜孔无缺陷加工,可使叶片使用寿命达2000 小时以上;以焊代替数控加工飞机次承力构件,以及带筋壁板的以焊代铆;实现重要零部件的表面强化,提高安全性、可靠性等,从而使先进的激光制造技术在军事工业中发挥更大的作用。