激光加工技术原理-航空航天运用

激光加工原理,激光加工是以激光为热源对工件进行热加工。把具有足够功率（或能量）的激光束聚焦后照射到材料适当的部位，材料在接受激光照射能量后，在10的负11秒内便开始将光能转变为热能，被照部位迅速升温。根据不同的光照参量，材料可以发生气化、熔化、金相组织变化以及产生相当大的热应力，从而达到工件材料被去除、连接、改性和分离等加工目的。,在固体激光器中，由泵浦系统辐射的光能，经过聚焦腔，使在固体工作物质中的激活粒子能够有效的吸收光能，让工作物质中形成粒子数反转，通过谐振腔，从而输出激光。,在放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO2分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO2分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转从而产生激光。,激光加工技术,现有激光焊接技术激光打标技术激光切割技术激光打孔技术激光快速成型技术激光融覆技术未来激光增材技术,激光切割技术,激光切割技术是将能量聚焦到微小的空间，可获得1051015W/cm2极高的辐照功率密度，利用这一高密度的能量进行非接触、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下，几乎可以对任何材料实现激光切割。激光切割技术是一种摆脱传统的机械切割、热处理切割之类的全新切割法。优点：更高的切割精度、更低的粗糙度、更灵活的切割方法和更高的生产效率等特点。航空航天应用：用于航空发动机、涡轮叶片的激光打孔，航空发动机的激光切割等方面。,激光切割技术,激光焊接技术,激光焊接是用激光器中的激光把机械设备配件焊接成为一体。优点：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。航空中应用：用激光焊接代替电子束焊接，用激光焊接取代铆接结构。,激光焊接技术,激光打孔技术,激光打孔是把多种机械配件用激光加工出各种不同类型的孔，主要应用于金属材料和非金属材料，主要用于硬度高材料，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。优点：打孔变形小，精密度高，打孔深度可控，中心孔定位准确，通用性强、效率高和成本低。航空航天应用：激光打孔技术在航空航天工业中适用于仪表宝石轴承、气冷式涡轮叶片、喷嘴和燃烧室上打孔等。目前，在加工航空发动机零件方面，激光打孔仅限于加工发动机静止零件的冷却孔。,激光快速成型技术,激光快速成型技术的原理是用CAD生成的三维实体模型，通过分层软件分层、每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束，扫射液体、粉末或薄片材料，加工出要求形状的薄层，逐层积累形成实体模型。激光快速成形采用一种全新的成形原理分层加工、迭加成形。航空航天应用：在航空航天领域中，空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用激光快速成型技术，根据CAD模型，由激光快速成型设备自动完成实体模型，能够很好的保证模型质量。,激光快速成型技术,激光融覆技术,激光熔覆是一种重要的材料表面改性技术，亦被称为激光镀覆或激光表面硬化。它是以高能密度的激光为热源在基材表面熔覆一层熔覆材料，使之与基材实现冶金结合，在基材表面形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层的表面改性方法。该技术集快速原型制造技术及激光熔覆表面改性技术于一体，可实现三维金属零件的修复而无需工模具。航空航天应用：维修零件。例如，飞机螺旋桨叶片表面上出现损伤时，必须通过一些表面处理技术进行修复。除了考虑螺旋桨叶片所要求的高强度、高耐疲劳性，还必须考虑表面修复后的耐腐蚀性。激光熔覆技术可以很好的用于发动机叶片激光三维表面熔覆修复。,激光融覆技术,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。标记对象是金属非金属材料等，如不锈钢、铝合金、有机玻璃、塑料、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。航空航天应用：航空零部件打标、航空零部件上打上安全系数标志。,激光增材技术,激光增材制造设备，能够将像钛合金这类难以处理的材料打印出高达1米的复杂形状零件。正在开发的这种增材制造技术（也称之为3D打印技术