與傳統制造技術相比,該技術具有以下特點:
(1)高柔性:無需專用工裝夾具,無需大規格原材料,通過軟件程序驅動實現柔性加工;
(2)精密性:產品復雜程度(形狀和尺寸)受限制小,適用于成形大型/空腔(心)/薄壁類結構零件,能夠實現產品近凈成形;
(3)高品質:高能激光的快速熔化和凝固獲得致密組織,力學性能達到或超過鍛件水平;
(4)低成本:材料利用率高(遠高于鍛件利用率),后續機加工量小,從原材料到零件的整個制造周期短(相對鍛造可縮短2/3以上),綜合成本低于傳統制造技術;
(5)匹配性:根據實際使用需要能夠實現不同合金制造或“變成分”零件制造,滿足不同部位的服役條件與性能要求。
從以上特點分析,對于大型整體構件,采用該技術可以避免傳統制造技術對設備及大規格原材料的苛刻要求,對于復雜腔體結構,采用該技術解決了常規成形工藝很難或無法實現的加工困難。同時解決了傳統制造技術存在的材料利用率低、變形抗力大、加工周期長、制造成本高等問題。
國外有關激光成形技術研究以美國為主,包括美國Los Alamos國家實驗室、Sandia國家實驗室、AeroMet公司和GE公司等。其中AeroMet公司主要致力于飛機鈦構件激光成形技術開發及工程化應用,該公司采用該技術生產了多個飛機的次承力鈦合金構件,綜合性能與鍛件相當,已在先進的軍民用飛機上裝機應用。國內先后有西北工業大學、北京航空航天大學、北京有色金屬研究總院等單位針對TC4、TA15等航空結構鈦合金開展了該技術的基礎和應用研究,部分單位的研究成果已實際裝機。
另外,目前,鈦合金鍛鑄件應用廣泛,但受設備、工藝技術和刀具等限制,生產的鍛鑄件及零件經常出現缺肉(鍛造、鑄造)、裂紋(鍛造、鑄造、熱處理)、尺寸超差(鍛造、鑄造、誤加工)等問題,嚴重影響了型號研制進度。基于激光成形的修復技術應運而生,相對常規的修復技術,具有修復體性能高,設備可達性好,受零件尺寸限制小、修復周期短、綜合成本低等特點,適用于鈦合金等昂貴零件的修復,可最大限度地挽救常規技術不可修復的零件(包括運營飛機的零件),為解決飛機研制和使用過程出現缺陷、損傷、腐蝕等提供了一種新的快捷的解決途徑,國內西北工業大學最先開展激光修復技術研究,已為國內多個型號飛機及發動機提供了激光修復技術服務。
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