课件：激光加工修理工艺讲解

激光加工修理工艺《航空发动机修理技术》航空维修工程学院激光加工的工作原理激光加工利用高功率密度的激光束照射工件，使材料熔化气化而进行穿孔、切割和焊接等的特种加工。早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。激光加工的工作原理某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激辐射，输出大量的光能。激光加工的分类和特点激光切割激光焊接激光打孔激光热处理激光加工的分类激光切割激光焊接激光打孔激光淬火激光加工修理工艺1.激光打孔传统的机械钻孔最小的尺寸仅为100μm,这显然已不能满足要求，代而取之的是一种新型的激光微型通孔加工方式。用CO2激光器加工在工业上可获得孔直径达到在30~40μm的小孔；采用脉冲激光器可进行打孔，脉冲宽度为0.1~1ms,特别适于打微孔和异形孔，孔径约为0.005~1μm。激光打孔激光加工修理工艺2.激光热处理用激光照射材料，选择适当的波长和控制照射时间、功率密度，可使材料表面熔化和再结晶，达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度，可以选择和控制热处理部位，工件变形小，可处理形状复杂的零件和部件，可对盲孔和深孔的内壁进行处理。零件激光热处理激光加工修理工艺3.激光切割激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。与传统的板材加工方法相比，激光切割其具有高的切割质量、高的切割速度、高的柔性（可随意切割任意形状）、广泛的材料适应性等优点。激光加工修理工艺4.激光焊接激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。激光焊接一般无需焊料和焊剂，只需将工件的加工区域“热熔”在一起即可。激光焊接速度快，热影响区小，焊接质量高，既可焊接同种材料，也可焊接异种材料。激光加工修理工艺4.激光焊接激光加工修理工艺4.激光焊接各类零件的激光焊接图片激光加工修理工艺5.激光打标激光打标是指利用高能量的激光束照射在工件表面，光能瞬时变成热能，使工件表面迅速产生蒸发，从而在工件表面刻出任意所需要的文字和图形，以作为永久防伪标志，如图所示。激光加工修理工艺6.激光表面处理当激光的功率密度约为10³~105W/cm2时，便可实现对铸铁、中碳钢，甚至低碳钢等材料进行激光表面淬火。淬火层深度一般为0.7~1.1mm,淬火层硬度比常规淬火约高20%。激光淬火变形小，还能解决低碳钢的表面淬火强化问题。激光加工修理工艺的特点01激光加工属非接触加工，无明显机械力，也无工具损耗，工件不变形，加工速度快，热影响区小，可达高精度加工，易实现自动化。02因功率密度是所有加工方法中最高的，所以不受材料限制，几乎可加工任何金属与非金属材料。03激光可聚焦形成微米级光斑，输出功率大小可调节，可进行微细和精密加工，如微细窄缝和微型孔的加工。最高加工精度可达0.001mm,表面粗糙度Ra值可达0.4~0.1。激光加工修理工艺的特点04可通过惰性气体、空气或透明介质对工件进行加工，如可通过玻璃对隔离室内的工件进行加工或对真空管内的工件进行焊接。05可用反射镜将激光束送往远离激光器的隔离室或其它地点进行加工。06无需特殊环境，无加工污染，在节能、环保等方面有较大优势。激光焊接在航空发动机中的运用激光填丝填粉焊可用于热输入要求较低的焊接过程，如薄件焊接、热敏感材料焊接、或低变形焊接等。可用于大坡口焊缝；调节焊缝化学成分以及厚板的多道焊。激光填丝焊激光焊接在航空发动机中的运用解决了对工件装夹、拼装要求严的问题。用较小功率激光器来实现厚板窄焊道的多层焊。通过调节焊丝成分，改善焊缝区组织性能，对裂纹等缺陷更易控制，利于异种材料及脆性材料的焊接。激光填丝焊焊接铝合金激光焊接在航空发动机中的运用解决了对工件装夹、拼装要求严的问题。用较小功率激光器来实