IC693PCM311CA

IC693PCM311CA  激光噴丸／激光沖擊強化

金屬部件內部的應力可能導致飛機部件（如噴氣發動機的風扇葉片）的金屬疲勞失效，這有可能造成損壞或傷害。這可以通過一種被稱為激光強化（laser peening）的技術來緩解。

在這個過程中，激光脈沖被引導到一個高應力集中的區域，每個脈沖會在組件表面和頂部噴灑的水層之間點燃一個微小的等離子體爆炸。水層限制了爆炸，這導致沖擊波穿透組件，并在其傳播區域擴大時產生壓殘余應力。這些應力抵消了開裂和其他形式的金屬疲勞。與傳統工藝相比，激光強化可使金屬零件的使用壽命延長10－15倍。

激光噴丸在航空航天工業中的應用越來越廣泛。例如，LSP Technologies和空客公司共同開發了一種便攜式激光強化系統，該系統最近在空客公司位于法國圖盧茲（Toulouse）的維護和維修設施中進行了測試和評估。

Leopard激光噴丸系統將通過抑制由循環振動應力引起的裂紋出現、擴展來延長疲勞壽命。光纖光束傳輸的靈活性和定制工具使該系統能夠激光照射飛機難以到達的區域。根據合作伙伴的說法，該系統是激光強化技術的一個突破，將推進其使用，包括延長噴氣發動機葉片的壽命等等。

激光鉆孔

現代航空發動機大約有50萬個孔洞，數量大約是20世紀80年代制造的發動機的100倍。與此同時，飛機制造商也在生產越來越多的其他部件，這些部件有大量的鉚接和螺釘連接的鉆孔。因此在航空領域，激光打孔具有巨大的市場潛力，因為它提供了精確、可重復、快速和經濟高效的過程。

例如，新的高功率飛秒激光系統正在開發中，用于在大型鈦制HLFC（混合層流控制）面板上進行高效而精確的微鉆孔，這些面板將安裝在機翼或尾翼穩定器上。這些面板通過小孔吸入空氣，從而減少了摩擦阻力，并降低了燃料消耗。

由于激光鉆孔是無接觸的，被加工的材料不需要像用傳統工具加工一樣用同樣的方式進行固定。無接觸的另一個優點是不會產生刀具磨損，這在鉆削CFRP組件的操作中代表了一個特別的優勢。由于其硬度，CFRP組件會對傳統工具產生非常大的磨損。激光鉆孔也可以在非常高的速度下進行，因此熱量的過度損害不會對正在加工的材料造成傷害。 增材制造 激光增材制造（AM）在航空航天工業中也得到了迅速的發展。在這種技術中，激光熔化連續的粉末層來構建形狀。一家位于加州的火箭公司最近甚至訂購了兩臺12激光束的3D打印機，通過制造更輕、更快、更堅固的空間組件，使其太空任務更經濟、更高效。 雖然許多項目仍處于測試階段，但激光增材制造已經在兩次火星任務中成功使用。美國宇航局的“好奇號”火星車于2012年8月著陸，是第一個攜帶3D打印部件前往火星的任務。這是火星樣品分析（SAM）儀器內的陶瓷組件，是正在進行的測試計劃的一部分，以調查增材制造技術的可靠性。   與此同時，美國宇航局的“毅力號”探測器于2021年2月降落在火星上，它包含11個用激光增材制造的金屬部件。其中5個部件在“毅力”號的X射線巖石化學行星儀器（PIXL）中，該儀器正在尋找火星上微生物化石生命的跡象。這些部件需要達到非常輕的標準，以至于傳統的鍛造、模壓和切割等技術無法生產出來。 美國宇航局（NASA）也一直在試驗使用激光增材制造火箭部件。在一項研究中，火箭發動機的燃燒室是用銅合金制造的。這種激光增材制造的持續發展導致該部件的制造成本大約是傳統加工、連接和組裝所需成本的一半，時間只有傳統加工、連接和組裝所需時間的六分之一。由于所使用的銅合金對紅外激光器具有很強的反射性，美國宇航局（NASA）現在正在研究綠色或藍色激光器如何提高效率和生產率。 雖然增材制造在航空航天領域的應用目前還處于早期階段，但預計未來20年將會有所增長。

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