激光技术在特种车辆制造中的应用分析

2017-02-25  来自: 焊接切割联盟 浏览次数:1015

    激光技术是一种高能密度的技术,该技术具有无污染、高效、灵活易于实现自动化操作及优异的处理层性能等优点。近年来,激光技术在国外军事工业上的应用越来越广泛。美国、日本、德国、俄罗斯、英国等国对该项技术十分重视,并且已广泛应用于战斗机、武备、舰船等军工领域,如各种复杂型面、微型构件、耐磨构件、耐热构件、及破损件的修补等。

    近年来,行业在激光加工技术领域集研究开发和应用于一体,先后开展了激光淬火、激光修复、激光合金化制备耐蚀耐磨层及各种材料的激光焊接和技术研究。

  激光淬火

  激光淬火是应用最广泛的激光热处理技术。这是一种表面局部淬火的新工艺,具有较多的特点和优势,该技术能够处理钛合金、铝合金、合金钢和碳钢等材料。近年来国外军工业对该技术的研究主要集中在飞行器、传动构件、发动机关键件及炮管内壁的表面强化。

  激光淬火比常规淬火硬度高出20%以上,GCr15、T10和高速钢等均可得到HV1000以上的硬度。MK10制导火箭发射系统点火区的阻断凸轮,采用AⅡ4340钢,用1.2KW激光表面处理代替原来的氮化处理,最高硬度由原来55HRC提高到62HRC。而在钛叶片的处理中,激光淬火后的硬度提高了75%-125%。德国莱茵工业公司研究了激光相变硬化炮管线膛的新工艺方法,可硬化靠近炮口端的半膛,可获得0.3-0.5mm硬化深度,表面硬度至少为HV650,解决了因炮口端阳膛线过量磨损而影响射弹外弹道飞行性能的问题。

  例如,某型汽车模具仅能冲压300件便需要停机进行修复,然而,采用激光淬火技术对其进行强化后,能够将铸铁模具的硬度由原来HRC45提高至HRC55,使用寿命提高至35,000件,寿命提高100倍以上。

  激光熔覆技术

  激光熔覆技术,是通过高能密度的激光束辐照作用,使预置的添加材料熔化在基材表面形成牢固的涂覆层,从而彻底改变材料表面性能的技术。

  据1997年的有关文献报道,加拿大埃德蒙顿激光所在AI6I4340钢和试样上激光包覆各种耐烧蚀、耐磨损涂层。研究表明,纯钼和Ta-10W合金涂层有望用作炮管内膛涂层。模拟发射试验表明,涂层使用寿命延长了60%。美国 Textron L ycoming Stratford Div对装配BAe1 46直升机的 AL F50 2 R-5涡轮发动机第四级叶片阻尼面,也采用激光熔覆涂层强化处理。

  激光熔覆的另一个应用方面是,对工件局部损坏区域的修复,修复后的工件大部分与原工件性能相当,甚至超过原工件的使用寿命。在美国俄克拉马州 Tinker空军基地的后勤维修中心,每年要有约1200台发动机进行大修,其中叶片修复的成本费用平均值仅为更新叶片费用的20%,仅叶片修复一项每年可获得若干亿美元的效益,美国NASA Marshell航天中心对涡轮叶片的修复和强化进行了研究,使用激光表面熔覆的方法对磨损部位进行修复后,覆层组织致密均匀、无气孔,与原材料为冶金结合。覆层厚度达0.6mm以上,试飞60小时后,发动机性能良好。不但节约了成本而且缩短了加工周期,具有显著的经济效益。


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