喷射液束电解辅助激光打孔的模拟和试验研究(英文)

再铸层和溅射物是激光打孔固有的两个缺陷,这些缺陷限制了激光打孔技术在航空工业中的应用。为解决这一问题,创新提出了喷射液束电解辅助激光打孔方法用以改善激光打孔质量。该加工方法是在激光加工中同轴施加喷射电液束,喷射电液束在加工中对工件的电化学溶解作用、有效的冷却作用以及冲刷金属熔滴作用都有助于去除再铸层和溅射物。针对这一新型加工方法,建立了二维数学模型模拟加工孔的截面轮廓并通过模拟结果与试验结果的比较得到验证。利用倍频后的脉冲Nd:YAG激光对0.5mm厚的321不锈钢片进行了喷射液束电解辅助激光打孔试验研究,并通过光学显微镜观测了加工试验结果。通过对喷射液束电解辅助激光打孔结果与空气中激光打孔的对比,证实了该新型加工方法有效去除了再铸层和溅射物,其加工效率约为空气中激光打孔的70%。     

GH4037 合金毫秒激光倾斜打孔试验与仿真

针对航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔加工问题,选取GH4037合金为研究对象,利用德国德玛吉精密激光打孔机床进行 毫秒激光倾斜打孔试验,并采用COMSOL软件进行仿真。在倾角为15°的情况下,测试了激光光束离焦量分别为负离焦、零离焦和正离焦情况下的打孔质量,在零离焦打孔时,不仅打孔深度较大,且在入口处的圆度较好,横纵向孔径差值最小。在30°和45° 2种倾角下进行打孔试验对比,结果表明：在零离焦情况下,激光脉冲数为180、重复频率为60 Hz、脉宽为1 ms、脉冲能量为1.2～1.8 J,且在无辅助气体的斜孔加工条件下,倾斜角度为30°时的孔形形貌较好,倾斜角度为45°时的孔形形貌较差,主要原因在于倾斜角度增大,靶材反射率提高,靶材表面的光斑面积增加,孔口处的燃烧效应增强,产生明显的二次烧蚀现象。采用COMSOL软件的固体传热和变形几何模块对打孔过程进行仿真,仿真结果可在一定程度上预测试验结果。     

微细小孔的超短脉冲激光加工方法研究

针对航空发动机燃油喷嘴等微细小孔的精密高效加工要求,采用双温方程研究超短脉冲(皮秒)激光加工机理,模拟得出材料内电子和晶格的温度分布,开展皮秒激光加工工艺参数研究,分析烧蚀阈值、扫描速度、激光偏振态等因素对加工质量的影响规律,进行镍基高温合金和钛合金材料的激光脉冲冲击制孔和振镜扫描环切制孔实验研究,为超短脉冲激光制孔时工艺参数的选择提供理论指导及实验依据。     

激光打限流片小孔

我们激光打孔试验小组,经过一年多的努力,自制了一台激光打孔机(见图1)。现已打了三种共千余件不锈钢限流片(见图2和表1),零件合格率为90％。原采用的钻头钻孔工艺每班可钻100件左右,激光打孔每班500件左右,提高工效4～5倍,并且减少了打毛刺工作量。     

激光与金属材料相互作用的热效应分析

激光与金属材料相互作用的热效应是激光束辐照材料后发生的主要物理现象之一.激光加热使材料温度急剧上升,很快达到材料的熔点.通过使用商业CFD软件FLUENT数值模拟激光辐照金属材料的相互作用,并在一定的假设和边界条件下得到金属材料未熔化之前温度场沿径向和轴向分布情况、气流最高温度的变化和位置的转移、氧化反应和对流换热对热效应的影响.     

激光打孔技术交流会在京召开

部技术局和第二技术交流站于一九八○年十月下旬在北京通县召开了激光打孔技术交流会暨GJK-1激光打孔机及工艺鉴定会。会上,六二五所、西工大、四一○厂、一○○厂、四三○厂等单位作了经验介绍,并对六二五所研制的GJK-1激光打孔机及工艺进行了鉴定。激光打孔是一种新的工艺方法,尤其是对各种软硬材料加工φ1毫米以下精密小孔、小缝效果良好,解决了航空发动机气冷叶片、喷嘴的精密小孔加工等不少生产实际问题。会议建     

有限边界对激光弯曲温度场的影响

通过激光点光源辐照板条表面温度场的试验和数值模拟,探讨了激光弯曲成形技术中板条内部热传导的规律,试验表明材料边界与周围环境之间的传热和其对内部材料的热传导对激光辐照下的板条表面温度场的影响显著,并可能导致材料在激光辐照下的热传导规律与经典的傅里叶热传导定律不相符合.通过将试验结果和现有理论的比较,建立了符合实际情况的有限元数值模型,进而分析了激光加工工艺参数对其温度变化的影响.     

激光打孔及其质量分析

本文对激光打孔机理进行了分析,并就DZ22合金脉冲激光打孔的金相组织、孔形及缺陷进行了讨论。     

多层打孔隔热材料空间应用热性能研究

在分析了空间多层打孔隔热材料中导热和辐射的复合传热问题的基础上,提出了空间多层打孔隔热材料反射屏温度计算的模型以及内部辐射数值分析模型.利用该模型对不同几何、物理参数下的对象进行模拟计算,通过对计算结果的分析,明确作为几何参数的层密度和层数以及作为表面特性参数的黑度和打孔率对材料热性能的影响.该热性能的研究对提高空间多层打孔隔热材料的隔热效果,实现材料的优化设计具有积极的指导意义.     

尘笼零件密集群孔的激光加工

针对高支纱纺机上的关键零件--圆筒形尘笼上的密集群孔激光加工,对比了脉冲冲击打孔和旋切打孔的特点,从工艺方式、工艺参数确定、装夹方式选择等不同方面进行了对比试验,确定了该零件的激光加工工艺路线,得到了加工的最佳频率、脉宽、能量、切割速度、辅助气体气压和零件装夹方式,最终解决了加工中遇到的一系列问题.     

高峰值功率激光脉冲组打孔技术

介绍在钕玻璃激光能量器件中安装一种装置，把原输出激光波形调制成一组峰值功率提高３～４倍的脉冲组，用该激光脉冲可大幅度减少打孔过程的熔融残留（再铸）层厚度和微裂纹深度，有效地提高了零件的机械疲劳强度和激光打孔能力。     

钛合金水助激光打孔试验研究

为了提高激光打孔的质量,采用水助激光扫描加工方法对钛合金进行激光打孔试验研究,通过响应曲面法设计试验,研究了各加工参数对孔径和孔锥度的影响关系。结果表明,对孔径的影响程度由大到小依次为激光器电流、脉冲频率和水泵电压;对孔锥度的影响程度由大到小依次为脉冲频率、激光器电流和水泵电压。当优选激光器电流33.6818 A、脉冲频率30.6818 kHz、水泵电压12.6818 V时,孔入口直径最小、孔出口直径最大、孔锥度最小。同时,还发现水助激光加工通孔直径大于空气中加工,但孔锥度减小了33.2%。     

喷射液束电解-激光复合加工工艺试验研究

喷射液束电解 激光复合加工是一项新探索的加工技术,其特点是既发挥激光加工的高效率,又借助喷射电液束的冷却、冲刷、电解作用而实现在线去除再铸层。基于该加工原理的分析,在对激光电解液中衰减特性研究的基础上,研制了试验系统并对不锈钢片进行了打孔工艺试验。试验结果表明,应用液压1.5 MPa、浓度18%的NaNO₃电解液的喷射液束电解-激光复合加工可实现再铸层减少90%以上。通过对打孔形貌的对比以及加工工艺规律的初步分析,揭示了喷射液束电解-激光复合加工以激光加工为主,电解加工辅助去除再铸层的加工原理,证实了该复合加工工艺的可行性,可望在航空航天领域得到广泛工程应用。     

国外工艺动态

国外工艺动态激光加工技术１９９４年９月，在美国芝加哥“９４国际机床与制造技术”展览会展出了大量激光加工设备，其中ＲＯＭＯＮＩＣ公司推出了一种ＣＮＣ激光加工中心，集切削、焊接、打孔、表面改性处理于一体，实现了激光多工种加工的集成化和数控激光打孔，其功率...     

镍基单晶材料皮秒级超短脉冲激光气膜孔加工表面完整性研究

利用皮秒超短脉冲激光加工镍基单晶材料气膜孔,采用物理超景深显微镜对气膜孔成型几何形貌进行判定,采用金相显微镜对气膜孔内腔表面组织进行观测,采用高温低周疲劳设备对皮秒超短脉冲激光和电火花两种工艺加工出的气膜孔试样进行性能对比验证,采用扫描电镜对性能试样断口进行分析。结果表明:采用皮秒超短脉冲激光分步加工气膜孔,通过有效控制能量密度,可实现气膜孔进出口表面无烧蚀,几何精度满足设计指标,内腔无重熔层、断续小珠、起弧及微裂纹等缺陷,有效提升了气膜孔加工的表面完整性;通过皮秒超短脉冲激光及电火花气膜孔加工试样高温低周疲劳性能对比试验,皮秒超短脉冲激光制孔试样循环次数是电火花制孔试样的3倍;通过对两种工艺制孔高温低周疲劳断裂后试样进行扫描电镜断口分析,两种工艺加工试样断裂均为解理断裂,无材质冶金缺陷,电火花打孔形成的重熔层可能对断裂有贡献,超短脉冲激光打孔未见明显重熔层。     

激光微细加工的几种应用

本文介绍了激光技术进行打孔、划片和焊接等微细加工及其使用的激光器和激光焊接机的性能。可供从事微细加工者参考。     

提高激光打孔加工质量的途径

以激光加工工艺理论为基础并结合激光打孔加工生产实践,介绍了合理选择激光器并以改善激光光束为突破口,最终得到提高小孔激光加工精度和质量的方法.     

高精度激光陀螺仪温度补偿模型研究

在实际工程中,高精度激光陀螺仪的输出零偏会随着温度变化发生漂移,限制了其应用。为了降低和补偿温度对陀螺零偏的影响,提高陀螺应用性能,降低装备成本,从探究温度对输出零偏的影响因素出发,建立了一种考虑多影响因素的温度补偿模型,并设计了相应的温度试验。试验结果表明,高精度机抖激光陀螺的零偏和温度、温变速率、温度梯度具有较好的相关性和重复性,该温度补偿模型补偿效果显著,可基本消除零偏随温度变化的趋势,有效降低武器装备对零部件的要求,能够降低应用成本,具有很强的实用价值。     

浅述几种典型激光加工技术在航空制造领域的应用现状

由于极端、复杂的工作环境,航空工业对材料的加工质量和精度都有十分严苛的要求。相比传统制造技术,激光加工具有热影响区小、加工效率高、易于自动化控制等特点,因此在航空领域具有广阔的应用前景。结合航空工业的特点,综述激光熔覆、打孔、清洗和功能微结构等几种典型激光加工制造技术的应用现状。在阐明加工机理的基础上,重点分析激光加工技术如何增强表面性能和提高加工质量,并对未来航空领域激光加工的发展方向进行总结和展望。     

EB-PVD热障涂层对激光打孔孔径及热循环后孔径变化影响的研究

 在试样上用激光打了不同孔径、不同方向的冷却孔,采用电子束物理气相沉积( EB-PVD) 的方法在已打孔的试样上涂覆MCrAlY粘接层和ZrO₂陶瓷层,观察和计算其孔径大小变化;然后对试样进行了热循环处理,以比较热循环前后的孔径变化。初步实验结果表明:激光打孔的入射角,对孔径变化影响不大;原始孔径增大,施以涂层后其相对变化就较小,采用EB-PVD 的方法在已打孔的试样上涂覆ZrO₂陶瓷层后其孔径比原始孔径至少减少了15 %;在热循环试验前后,绝大部分孔径变化较小,而其总趋势是由大变小,孔径减少约5 %左右。