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激光加工在海軍飛機上的運用

長久以來,飛機結構件之間的連接一直采用落后的鉚接工藝。近年來,隨著大功率激光器的飛速改進和發展,其在工業中的應用從最初只用于小的或者微細結構的加工發展到普遍應用于機械制造、航空航天、汽車工業、粉末冶金、生物醫學微電子行業等工業界領域。其中薄板的激光焊接主要應用于航空航天工業和汽車制造業。 在80年代初,鋁及其合金的激光加工十分困難,被認為是不可能的而現在普通氬弧焊等熔焊方法在飛機制造中的應用成為禁區。主要原因是一是飛機結構采用的鋁合金材料是熱處理高強化鋁合金,一經熔焊后,熱處理強化效果就會喪失,而且晶間裂紋難以避免。另一方面,激光加工的優越性又極大地吸引著從事激光材料加工的科研工作者,他們為此付出了大量的時間和精力來研究鋁合金激光加工的可能性。 在當時,激光加工主要使用波長為10.6mm的CO2激光器,而鋁對CO2激光的反射率高達97%,通常作為反射鏡使用。但是,由于鋁合金存在對10.6mm波長激光的高反射和自身的高導熱性,對于海軍飛機常見的腐蝕損傷,激光熔覆技術具有巨大的開發應用前景。美國海軍已建立專門的激光熔覆修理實驗室對水下裝備的鋁合金結構件的腐蝕損傷進行了成功的修復。 實踐證明,經過嚴格控制激光工藝參數,可以實現需要功能和特性的合金表層,國內外已成功地在鋁合金表面進行了多種合金熔覆實驗。對于機械零件的表面磨損和腐蝕損傷,可以用激光多層熔覆的方法恢復其尺寸和形狀。該方法在1981年被成功地應用于大型客機發動機渦輪葉片后引起了廣泛重視,已成為國內外激光表面改性的研究重點之一。   目前,高強鋁合金激光焊接成果已經成功應用于歐洲空中客車公司飛機制造中,其鋁合金內隔板均采用激光加工,實現了激光焊接取代傳統鉚接工藝。激光焊接技術的采用,大大地簡化了飛機機身的制造工藝,使機身重量減輕18%,成本下降21.4%~24.3%,被認為是飛機制造業的一次技術大革命。
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