15、激光材料加工技术在航空航天领域的应用与进展

激光材料加工技术在航空航天领域的应用与进展

1. 引言

在航空航天行业，基于激光的制造方法被广泛用于制造新零件或修复正在使用的零件。激光切割和焊接技术相对较新，而激光钻孔自八十年代初以来就是一项成熟的技术。下面将详细介绍这三种主要的激光加工技术。

2. 激光加工技术在航空航天中的应用

2.1 激光钻孔

在现代喷气发动机中，气体温度可高达 2000°C，高于燃烧室和涡轮叶片所用镍合金的熔点。为保护发动机部件，采用边界层冷却，通过在部件上钻冷却孔，让冷却空气形成冷却膜，保护部件表面。不同部件的冷却孔尺寸、数量和角度各不相同，具体如下表所示：
| 部件 | 直径 (mm) | 壁厚 (mm) | 角度 (°) | 孔数量 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 叶片 | 0.3 - 0.5 | 1.0 - 3.0 | 15 | 25 - 200 |
| 导向叶片 | 0.3 - 1.0 | 1.0 - 3.0 | 15 | 25 - 200 |
| 加力燃烧室 | 0.4 | 2.0 - 2.5 | 90 | 40k |
| 基板 | 0.5 - 0.7 | 1.0 | 30 - 90 | 10k |
| 密封环 | 0.95 - 1.05 | 1.5 | 50 | 180 |
| 冷却环 | 0.78 - 0.84 | 4.0 | 79 | 4.2k |
| 冷却环 | 5.0 | 4.0 | 90 | 280 |

冷却孔的加工方法有电火花加工（EDM）和激光钻孔两种。EDM 是通过在电极和工件之间施加电压