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金属激光切割机加工航空铝材料的工艺解析

2014.01.21 606 字号
       激光设备在现在的应用已经屡见不鲜了,特别是金属激光切割机,在加工各种金属材料都有很不错的表现,能够快递准确的将金属钣金加工成不同的形状。该技术应用加工在航空材料上,吸引了不少航空制造企业。
金属激光切割机切割样品
  航空机身的旋转器零部件和变速器的制造都是采用大型金属坯锻造而成的,机身也包含了一些采用锻造材料的零件,机身绝大部分都是采用铝材料。一般,使用7000系列锌基铝合金来进行加工,这是因为该合金具有良好的静止力度和疲劳强度。虽然7000系列铝材料很适合航空应用,但是它们不耐高温。快速加温,如焊接和激光切割等操作,会导致微裂痕。微裂痕导致疲劳强度的降低。焊接和激光切割是两种产生热致微裂痕的加工。
 
  质量和加工控制是至关重要的。任何给加工带来不确定因素的过程都必须加以控制或者直接排除。以往,激光切割给不同生产批次之间的质量控制和一致性带来了巨大的挑战。
 
  在目前的激光切割系统中,这些激光切割在航空应用中的局限性都得到改进,这些局限性包括疲劳性能和制造过程一致性降低的问题。现在,激光系统在很大程度上减小了热影响区域(HAZ)的大小和相应的微裂痕。在激光切割过程中,技术人员已经可以对切割参数进行控制,幷且利用计算器软件进行精确的重复。这些技术进步使得人们对激光切割是否适用于机身结构的生产重新思考。机身结构主要是7000系列铝材料制造而成。
 
  疲劳断裂通常发生在应力集中的地方,如零件的边缘,几何形状变化处,或者接合处。薄板金属制成的机身零件有很多不同的接合方式,绝大多数的疲劳裂痕发生在接合处。如果激光没有被用于切割接合处的小孔,那么激光主要就用于零件的边缘切割。对于其它的效应,可以采用最易损坏的连接位置来说明与连接处相比,激光切割带来的微裂痕幷非主要的损坏部位。这样,我们就能得出结论:如果一个零件有可能在连接处断裂,那么激光切割技术不会进一步损坏零件的疲劳特性。
 
  激光切割过程可以更快的加工具有一致性的零件,它比传统的加工效率更高。激光技术有望降低加工时间和生产成本。长时间以来,在7000系列铝板的加工中,激光器的优势一直由于疲劳性能的降低而未能得到发挥。最近,激光系统的革新使得人们重新对激光切割航空用铝的优势进行评估。初步测试已经表明激光技术在机身加工中的潜力。今后的机身系统以及现有的设计不应因为过去的经验而排除激光器在该机身系统中的可能应用。我们应该保持开放的态度来分析各种情况,以确定激光技术可否带来产品效益。
 
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