大型壁板激光喷丸成形技术研究与应用

激光喷丸成形技术利用激光诱导冲击效应在壁板表层引入非均匀分布塑性应变,塑性层厚度是传统机械喷丸的5~10倍,能够有效克服传统壁板成形技术的不足,实现大型高加筋复杂型面带筋壁板的形性一体化成形制造。对激光喷丸成形技术的进展,从激光喷丸成形机理与规律、复杂型面激光喷丸成形几何形状控制、大型带筋壁板激光喷丸成形系统几个方面进行了综述;回顾了激光喷丸成形的发展脉络,介绍了大型壁板激光喷丸成形技术研究与应用现状,并对近几年激光喷丸成形技术的发展与趋势进行了梳理;指出了实现大型整体壁板激光喷丸成形应用的核心是掌握变形机理,解决成形工艺规划问题,并研制适用于大型整体壁板成形的工艺装置。     

激光二维切割工艺的优化

主要阐述了如何选取合适的激光二维切割加工工艺参数，如：激光器工作气体、激光器功率大小、光斑模式情况、辅助气体、激光焦点离工件的距离、加工板材性质及厚度、二维CAD／CAM控制系统等，以便达到最佳的切割质量及最少的气体消耗。     

数控喷丸强化与数字化喷丸成形加工技术的应用

德国罗斯勒有限公司为空客A380飞机提供了机身整体壁板制造的数控喷丸强化和数字化喷丸成形设备:欧洲最先进的大型数控喷丸强化设备通过机器人以及整个喷丸系统和零件运动的控制实现对壁板特定区域的喷丸强化;喷丸室尺寸为13.5m×4.5m×6m的大型数字化喷丸成形设备采用可视化计算模拟软件实现全自动喷丸成形加工     

薄壁结构双侧异步激光喷丸强化试验研究

航空发动机压气机叶片是典型薄壁结构,通过激光喷丸强化在叶缘引入残余压应力,是提高其抗异物撞击能力,延长疲劳寿命的有效途径。为解决双侧同步强化方法存在的材料层裂损伤风险的问题,提出薄壁结构双侧异步激光喷丸强化方法。试验研究发现:单侧薄壁激光喷丸试验中,光斑功率密度的改变会使薄壁结构相对于激光入射方向呈现"∧"或"∨"两种扭曲变形趋势;另一面采用同样参数进行激光喷丸后,扭曲变形会恢复;合理采用激光喷丸参数,双侧异步激光喷丸强化与同步强化相似,可以在两侧表面均得到残余压应力场,并且扭曲变形能满足形状精度要求。     

飞机机加框激光喷丸轨迹生成及数值分析

在飞机服役过程中,部分金属零件因承载应力及环境因素,疲劳及腐蚀问题突出,常用表面强化在零件表层引入残余压应力进行改善。激光喷丸强化利用短脉冲激光束作为介质对材料表面改性达到强化效果,文中利用基于CATIA软件开发的激光喷丸强化工艺轨迹规划平台,实现喷丸区域CAD几何特征提取与喷丸轨迹的规划、生成、可视化及输出功能的一体化,对某机型货舱门框的机加框零件进行激光喷丸强化轨迹路径的规划和输出。利用ABAQUS软件子程序分析机加框激光喷丸强化后的变形行为,包括喷丸区应力、应变及变形位移量分布特点。结果表明:在给定工艺参数情况下,机加框喷丸区最大压应力位于表面1.0 mm左右,最大等效应变0.03～0.04,喷丸区域表面平均变形位移50μm,数值模拟验证了轨迹平台用于规划生成轨迹的适用性。     

喷丸成形工艺规划方法

喷丸成形技术利用特定能量源产生冲击压力,在壁板表层深度方向引入非均匀分布的塑性应变,是一种柔性冷加工塑性成形技术,适用于大尺寸复杂型面整体壁板的成形制造。对喷丸成形的工艺建模方法、工艺规划方法两个方面进行了综述;梳理了喷丸成形数值模型的发展历程,分析了固有应变模型在喷丸成形模拟中的显著优势;对喷丸成形工艺规划方法进行综述,介绍了传统工艺规划途径,指出其无法适应现代工业发展需求的原因,对基于数值模型的工艺规划进行了回顾,分析研究成果存在的问题与难点并提供解决思路,试图为喷丸成形技术未来发展的研究与工程应用提供参考与借鉴。     

可控制工件变形的机床夹具系统

针对低刚度零件的数控加工工艺系统,提出了一种可控制工件变形的夹具系统。利用有限元软件对工件刚度进行分析,优化夹紧点配置及夹紧力大小和方向。采用高速开关阀控制的液压系统实现对夹紧力的实时控制。系统包括夹紧力优化模块、夹紧力控制模块、夹紧执行模块等部分。     

激光制导武器光斑形状半实物仿真技术研究

在激光制导武器半实物仿真试验中，其中一个要求就是激光目标模拟器为导引头提供的光斑形状应与其在实战环境下“看到”的一致。根据激光制导武器制导原理，建立了实战条件下激光光斑形状模型，并设计了光斑形状半实物仿真系统。依据仿真相似性原理，建立了仿真条件下的光斑形状数学模型及激光目标模拟器发射的激光束散角数学模型，讨论了照射误差对光斑形状的影响。通过仿真分析证明这些模型是正确的。     

洪都商飞获旋片喷丸工艺证书

日前,中航工业洪都商飞旋片喷丸工艺通过波音公司现场审核,获得了波音旋片喷丸工艺正式批准证书,意味着洪都商飞取得了此项工艺技术的资质,可以自行进行旋片喷丸作业。为尽快获得波音公司对洪都商飞旋片喷丸工艺的授权,洪都商飞技术部从2012年3月开始进行相关工艺准备,多次完善工艺文件并经过实际操作验证后,取得了旋片喷丸临时操作批准。同时,洪都商飞一方面组织各相关技术人员学习了相关工艺规范、质量程序文件和工艺文件,完成了旋片喷丸作业指导书和相应参数卡的设计,内容涵盖了人员控制、材料控制、设备控制、制造控制、质量控制、计量要求和设备维护等方     

大型机翼整体壁板系统化喷丸成形技术

大型机翼整体壁板是现代大型飞机重要的大型承力整体结构件并且通常直接构成飞机的气动外形。喷丸成形是现代大型轻质高强铝合金整体壁板件成形制造的首选技术方法，但如何实现大型机翼整体壁板的精确喷丸成形一直是现代航空制造技术领域的一个难点问题。针对这一工程问题，本文采用系统化的方法，将影响大型机翼整体壁板喷丸成形精度的因素分解为壁板平面板坯误差、成形参数设计准确度、成形参数控制精度、环境因素。针对这些因素，采用基于变形位能最小的板坯优化设计来减小由板坯导致的成形误差；采用数据拟合、人工神经网络以及解析模型计算相结合的喷丸成形参数综合设计方法来提高喷丸参数设计的精度和效率；建立了板坯修正模型以修正环境温度、喷丸设备参数波动等因素对成形件形状和尺寸的影响；对于从喷丸设备上下线后仍存在的外形贴模误差，则采用手提喷丸机进行局部的渐进式校形喷丸至外形贴模。壁板喷丸成形的工程实践表明，本文所提出的系统化方法能够有效提高大型机翼整体壁板喷丸成形的精度和效率，并可满足工业生产的需求。     

激光喷丸对7075铝合金搅拌摩擦焊接头的影响

以7075铝合金试样的搅拌摩擦焊接头为对象,利用激光喷丸和常规喷丸工艺对其进行后续处理,通过试验对比分析了激光喷丸工艺对表面粗糙度、显微硬度、接头残余应力、裂纹扩展、疲劳寿命的影响。结果表明,经激光喷丸处理的搅拌摩擦焊接头的表面粗糙度远小于常规喷丸处理的接头表面,而对接头显微硬度的影响差异不大。激光喷丸可改变接头的残余应力分布,是增强搅拌摩擦焊接头抗疲劳性的有效方法,对其他焊接接头及构件的激光喷丸处理具有一定的参考价值。     

激光焊接过程的流体动力学研究

建立了描述小孔传热的激光深熔焊过程组合体热源模型,使用计算流体力学的控制容积法将控制方程进行离散处理后,采用SIMPLE算法求解了质量守恒、动量守恒和能量守恒方程组,模拟了激光焊接小孔的形状和尺寸以及焊接熔池的流动速度分布.结果显示,焊接小孔的稳定性随着焊接速度的增加而降低,熔池流动速度受Marangoni驱动力的直接影响,模拟焊缝形状和尺寸与实际焊缝吻合良好.     

激光加热辅助切削技术的应用及发展前景

近年来出现的加热辅助切削技术是解决难加工材料加工的一种有效方法,通过提高工件局部温度改变被去除材料的性能,从而改善材料的可加工性。采用的热源包括等离子弧、氧乙炔焰和激光,其中激光具有能量密度高且易于调整、光斑尺寸与入射位置可控性好、集成方便等优点,已成为加热辅助加工首选热源。     

考虑相变诱导塑性下40Cr激光淬火工艺参数显著性分析

定量化揭示激光淬火过程多场耦合瞬时演变规律,进而实现40Cr激光淬火工艺参数显著性分析。基于相图计算法（CALPHAD）计算温变物性参数,建立40Cr齿轮钢激光淬火数值模型,对瞬态温度、相变以及应力分布进行数值计算,揭示相变行为与塑性应力之间的耦合作用机理。通过Axio Vert.A1显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、超景深3D显微镜和显微硬度仪进行分析。基于正交试验,分析了激光半径、激光功率、扫描速度对淬火质量的显著性影响。结果表明：影响最高温度和相变深度的显著工艺参数依次为光斑直径、扫描速度、激光功率;残余应力成“驼峰”分布,影响残余拉应力的显著工艺参数依次为光斑直径、激光功率、扫描速度。该研究为有效控制淬火残余应力,优化工艺参数提供重要理论依据。     

TB6钛合金激光喷丸与机械喷丸残余应力场有限元模拟

利用有限元软件建立了TB6钛合金激光喷丸以及机械喷丸的三维数值分析模型,研究了不同工艺参数对残余应力场的影响;对比了两种喷丸工艺所形成的应力波和各自的衰减规律;研究了两种喷丸工艺的复合强化工艺对残余应力场的影响。结果表明:激光喷丸形成的平面波造成较深的应力影响层,深度可达1.5mm;机械喷丸形成的球面波产生较大的残余应力,最大残余压应力可以达到屈服强度的1.1倍。塑性应变越大残余应力越大,塑性应变层与残余应力影响层深度相近;在两者复合强化工艺中,残余应力影响层深度与激光喷丸的相近,最大残余压应力可达屈服强度的1.2倍。     

十二轴喷水扫查系统在复杂形状蜂窝材料检测中的应用

喷水自动C扫描系统在航空大型复合材料工件及复杂形状复合材料工件的检测中,可以完成全覆盖,并实现高精度检测.在降低检测难度的同时提高了检测效率,为产品的质量可靠性提供了良好的技术支持.     

激光喷丸表面强化技术的研究综述

激光喷丸是利用脉冲激光和材料相互作用诱导的冲击波压力实施表面改性的新型技术,适用于不同材料构件的表面处理。通过合理设置工艺参数,可以有效改变材料表面完整性,显著改善材料的耐磨损、耐腐蚀和抗疲劳性能,提高工程构件服役寿命。介绍了激光喷丸的技术原理、工艺特点和发展历程,综述了相关领域的国内外研究进展,总结了目前激光喷丸技术的主要应用方向,并就后续研究与应用进行了展望。     

大型客机机翼壁板喷丸成形延展问题研究与分析

本文通过对数控加工、温度变化以及喷丸成形等壁板制造的各个阶段对壁板延展量的主要影响因素、计算方法及测量方法的论述,提出了壁板喷丸成形延展量计算的关键技术及解决途径,对提高大飞机壁板成形精度、缩短研制周期、降低研制成本具有重要意义。喷丸成形是大型飞机机翼壁板的主要成形工艺之一,其工艺过程复杂、影响因素多,需反复试喷及人     

基于矩阵光学的多程激光放大器准直系统模型分析

多程放大技术成为高功率固体激光装置的主要发展方向,对激光光路进行调试和维护,建立光路准直的数学模型和调整方案很有必要,采用矩阵光学方法,建立了多程放大自动准直系统数学模型,得出了远、近场光斑偏移量与调整量的解析表达式,验证了该自动准直系统光路原理及调整方法的可行性.     

喷丸路径的设计、优化及等效有限元模拟

以典型双曲率飞机壁板零件为例,采用Geomagic软件分析其零件特征并设计2条喷丸路径,初步建立喷丸参数与等效温度值的映射关系,通过有限元软件ABAQUS中显式–隐式顺序方法进行"温度场"等效模拟,计算沿既定喷丸路径的成形情况,用Geomagic软件表征其成形误差;并根据其成形误差优化所设计的喷丸路径,得到工件最理想成形效果;最后结合1:1全尺寸试验件喷丸成形试验进行验证。结果表明:该等效模拟法可以正确预测既定喷丸路径下的成形结果并且可以优化喷丸路径,对喷丸成形工艺的路径规划具有重要的指导意义。