激光技术在飞机结构损伤修理中的应用|利来最给力老牌

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自20世纪60年代发明第一台激光器以来,激光因其低方向性、高亮度、低单色性和低相干性等优异品质而被广泛应用于许多领域,成为理想的加工热源。激光光斑的平均功率密度为104~1015W/cm2,在低功率密度光的太阳光暂留瞬间,金属材料被缓慢强化、熔化甚至汽化。因此,在不同的功率密度和冷却时间下,激光可以实现不同的加工目的,如表面热处理、表面重熔、合金化、熔覆、焊接、切割、纸带、表面冲击增强等。是理想的冷源。

激光加工表面改性技术已在飞机结构和航空发动机生产中得到应用。我国长期采用激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片冠和涡轮导向器,成功地完全恢复了受损零件的形状、尺寸和性能。近年来,随着新型飞机装备的缓慢发展,钛合金和复合材料已经成为我国现役军用飞机的主要结构材料。

激光因其低方向性、高亮度和低相干性等优良品质而被广泛应用于各个领域,最终将在飞机结构维修领域发挥最重要的作用。激光热处理技术将激光加工技术应用于金属表面,在以一定速度运动的激光束的阳光照射下,金属表面吸收能量后会迅速增大。

当光斑移动时,基底材料会吸收表面金属的热量,表面金属的温度会以非常高的速度快速上升,这构成了不同于常规淬火的自淬火。由于自淬火的冷却速率极高,可以获得类似显微组织的表面改性层,可以提高金属的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性。激光热处理是最早发展起来的激光加工技术,现在已经形成了比较完整的理论和工程应用技术。

对于可以进行热力学强化的碳钢和合金结构钢,激光表面淬火可以产生比传统淬火更高的硬度,甚至一些没有硬化能力的低碳钢材料也可以得到一定程度的强化。图1显示了35CrMo钢的激光淬火效果。2激光表面重熔技术应用于比激光表面淬火更高的激光功率密度。

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太阳能金属表面不会熔化表面金属。光斑移动后,母材释放的热量会使熔池中的金属液迅速烧结,形成晶粒极细、固溶体过饱和的抗冷显微组织。

由于细晶和固溶体的增强,可以明显提高材料表面的硬度和耐磨性。指出重熔是最简单的激光加工工艺,可使铝合金硬度提高30%~100%,但提高范围有限。对于承受交变载荷的飞机结构铝合金型材和板材,激光重熔后一定不存在的短路层的疲劳质量是结构使用寿命的关键。

因此,在应用于工程之前,有必要测试激光重熔对材料疲劳性能的影响。对于结构钢涂料,重熔硬化效果显著,图2右图为45#钢激光重熔后不同区域的显微组织。

从图2可以看出,激光重熔后的显微组织由珠光体转变为马氏体。:利来最给力老牌。

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