16、激光加工技术在金属材料处理中的应用与研究

激光加工技术在金属材料处理中的应用与研究

在金属材料的加工处理中，激光技术凭借其独特的优势发挥着重要作用。本文将详细介绍激光在钻孔、切割和焊接等方面的应用，以及相关的技术要点和研究成果。

激光钻孔

在对涂有热障涂层（TBC）的镍基高温合金进行钻孔时，采用特定参数能取得较好效果。例如，对于2.54毫米厚的涂层镍基高温合金，钻出直径0.56毫米的孔，峰值功率小于5千瓦，平均重铸层为30微米，涂层厚度0.50毫米，使用氧气辅助。
- 先进的Laserdyne系统控制钻孔：能有效减少TBC材料中的重铸层。
- 传统脉冲激光参数钻孔：重铸层厚度在100 - 254微米之间，且重铸层厚度会随孔深和锐角钻孔角度的增加而增大。

激光切割

切割镍基合金时，主要要求是切割边缘无氧化物、无熔渣和微裂纹。由于使用氧气辅助气体切割速度快，但会在表面留下氧化层，所以切割试验均采用无氧氮气辅助气体。
- 切割质量影响因素：
- 辅助气体：辅助气体类型、压力、喷嘴设计和间距对气体动力学和切割质量有重要影响。
- 穿孔过程：激光切割从穿孔过程开始，该过程决定了整体切割质量。通过Laserdyne系统的先进软件和切割参数，可在切割前实现非常干净、无飞溅的穿孔。
- 示例：在切割5毫米厚的Inconel基合金用于陆地涡轮定子环时，能实现小而干净的穿孔和精确尺寸的窄槽切割。

激光焊接

焊接航空发动机材料（镍和钛基合金）时，主要要求如下：
- 焊缝表面清洁，无氧化。
- 无气孔或裂纹。
- 焊缝上下无咬边。
- 焊缝形状几何正确。

焊接