激光加工技术原理航空航天运用ppt课件

1、 激光加工原理激光加工是以激光为热源对工件进激光加工是以激光为热源对工件进展热加工。展热加工。把具有足够功率或能量的激光把具有足够功率或能量的激光束聚焦后照射到资料适当的部位，资束聚焦后照射到资料适当的部位，资料在接受激光照射能量后，在料在接受激光照射能量后，在1010的负的负1111秒内便开场将光能转变为热能，被秒内便开场将光能转变为热能，被照部位迅速升温。根据不同的光照参照部位迅速升温。根据不同的光照参量，资料可以发生气化、熔化、金相量，资料可以发生气化、熔化、金相组织变化以及产生相当大的热应力，组织变化以及产生相当大的热应力，从而到达工件资料被去除、衔接、改从而到达工件资料被去除、衔接、

2、改性和分别等加工目的。性和分别等加工目的。 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，使在固体任务物质中的激活粒子可以有效的焦腔，使在固体任务物质中的激活粒子可以有效的吸收光能，让任务物质中构成粒子数反转，经过谐吸收光能，让任务物质中构成粒子数反转，经过谐振腔，从而输出激光。振腔，从而输出激光。在放电管中，通常输入几十在放电管中，通常输入几十mAmA或几百或几百mAmA的直流电的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于遭到电子的撞击而被激发起来。这时遭到激发于遭到电子的撞击而被激发起来。这时

3、遭到激发的氮分子便和的氮分子便和CO2CO2分子发生碰撞，分子发生碰撞，N2N2分子把本人的分子把本人的能量传送给能量传送给CO2CO2分子，分子，CO2CO2分子从低能级跃迁到高分子从低能级跃迁到高能级上构成粒子数反转从而产生激光。能级上构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，可获得激光切割技术是将能量聚焦到微小的空间，可获得1051015W/cm21051015W/cm2极高的辐照功率密度，利用这一高密度的能极高的辐照功率密度，利用这一高密度

4、的能量进展非接触、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光量进展非接触、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下，几乎可以对任何资料实现激光切割。激光功率密度照射下，几乎可以对任何资料实现激光切割。激光切割技术是一种摆脱传统的机械切割、热处置切割之类的全切割技术是一种摆脱传统的机械切割、热处置切割之类的全新切割法。新切割法。 优点：更高的切割精度、更低的粗糙度、更灵敏的切割方法优点：更高的切割精度、更低的粗糙度、更灵敏的切割方法和更高的消费效率等特点。和更高的消费效率等特点。 航空航天运用：用于航空发动机、涡轮叶片的激光打孔，航航空航天运用：用于航空发动机、涡轮叶片的激光打孔，航空发

5、动机的激光切割等方面。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，焊池周边无凹陷景象，能补焊极硬钢板资料，焊接不击穿薄板材，料焊接工艺高超焊缝整齐美观。 航空中运用：用激光焊接替代电子束焊接，用激光焊接取代铆接构造。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，主要运用于金属出各种不同类型的孔，主要运用于金属资料和非金属资料，主要用于硬度高资资料和非金属资料，主要用于硬度高资料，特别还适用于布匹和纸张等较软材料，特

6、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装配就料打孔，已装配好成型机械不用装配就可直接打孔。可直接打孔。优点：打孔变形小，精细度高，打孔深优点：打孔变形小，精细度高，打孔深度可控，中心孔定位准确，通用性强、度可控，中心孔定位准确，通用性强、效率高和本钱低。效率高和本钱低。航空航天运用：激光打孔技术在航空航航空航天运用：激光打孔技术在航空航天工业中适用于仪表宝石轴承、气冷式天工业中适用于仪表宝石轴承、气冷式涡轮叶片、喷嘴和熄灭室上打孔等。目涡轮叶片、喷嘴和熄灭室上打孔等。目前，在加工航空发动机零件方面，激光前，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打孔仅

7、限于加工发动机静止零件的冷却孔。孔。激光快速成型技术激光快速成型技术的原理是用激光快速成型技术的原理是用CADCAD生成的三维实体模生成的三维实体模型，经过分层软件分层、每个薄层断面的二维数据用型，经过分层软件分层、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、粉末或薄片资料，于驱动控制激光光束，扫射液体、粉末或薄片资料，加工出要求外形的薄层，逐层积累构成实体模型。激加工出要求外形的薄层，逐层积累构成实体模型。激光快速成形采用一种全新的成形原理光快速成形采用一种全新的成形原理分层加工、分层加工、迭加成形。迭加成形。航空航天运用：在航空航天领域中，空气动力学地面航空航天运用：在航空航天领

8、域中，空气动力学地面模拟实验模拟实验( (即风洞实验即风洞实验) )是设计性能先进的天地往返系是设计性能先进的天地往返系统统( (即航天飞机即航天飞机) )所必不可少的重要环节。该实验中所所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型外形复杂、精度要求高、又具有流线型特性，用的模型外形复杂、精度要求高、又具有流线型特性，采用激光快速成型技术，根据采用激光快速成型技术，根据CADCAD模型，由激光快速成模型，由激光快速成型设备自动完成实体模型，可以很好的保证模型质量。型设备自动完成实体模型，可以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资料外表改性技术，亦被称为激激光熔覆是

9、一种重要的资料外表改性技术，亦被称为激光镀覆或激光外表硬化。它是以高能密度的激光为热源光镀覆或激光外表硬化。它是以高能密度的激光为热源在基材外表熔覆一层熔覆资料，使之与基材实现冶金结在基材外表熔覆一层熔覆资料，使之与基材实现冶金结合，在基材外表构成与基材具有完全不同成分和性能的合，在基材外表构成与基材具有完全不同成分和性能的合金层的外表改性方法。该技术集快速原型制造技术及合金层的外表改性方法。该技术集快速原型制造技术及激光熔覆外表改性技术于一体，可实现三维金属零件的激光熔覆外表改性技术于一体，可实现三维金属零件的修复而无需工模具。修复而无需工模具。航空航天运用：维修零件。例如，飞机螺旋桨叶片外

10、表航空航天运用：维修零件。例如，飞机螺旋桨叶片外表上出现损伤时，必需经过一些外表处置技术进展修复。上出现损伤时，必需经过一些外表处置技术进展修复。除了思索螺旋桨叶片所要求的高强度、高耐疲劳性，还除了思索螺旋桨叶片所要求的高强度、高耐疲劳性，还必需思索外表修复后的耐腐蚀性。激光熔覆技术可以很必需思索外表修复后的耐腐蚀性。激光熔覆技术可以很好的用于发动机叶片激光三维外表熔覆修复。好的用于发动机叶片激光三维外表熔覆修复。 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激光打标是在机械设备或产品上用激光器打上特殊标志和符号。用激光器打上特殊标志和符号。标志对象是金属非金属资料等，标志对象是金属非

11、金属资料等，如不锈钢、铝合金、有机玻璃、如不锈钢、铝合金、有机玻璃、塑料、陶瓷、合成资料、木材、塑料、陶瓷、合成资料、木材、橡胶、皮革制品纸制品、印刷电橡胶、皮革制品纸制品、印刷电路板、生活装饰品等。路板、生活装饰品等。航空航天运用：航空零部件打标、航空航天运用：航空零部件打标、航空零部件上打上平安系数标志。航空零部件上打上平安系数标志。激光增材技术 激光增材制造设备，可以将像钛合金这类难以处置激光增材制造设备，可以将像钛合金这类难以处置的资料打印出高达的资料打印出高达1 1米的复杂外形零件。正在开发米的复杂外形零件。正在开发的这种增材制造技术也称之为的这种增材制造技术也称之为3D3D打印技术，将打印技术，将用于飞机发动机风扇叶片的前缘部件制造。该技