激光增材制造技术在航空航天领域的应用与发展
2021-11-27朱泊霖曹成
中国科技纵横 2021年23期
朱泊霖 曹成
(1.空军工程大学,陕西西安 710000;2.航空工程学院,陕西西安 710000)
0.引言
增材制造的概念是在1980年代后期引入的,相关研究于1990年代初在中国开始。经过短短20年的时间,该技术发展迅速,在航空航天、微纳米生产和生物医学工程等诸多领域具有广泛的潜在应用。航空航天工业在1980年代后期开始使用层压成型技术,最初,层压建模在航空航天工业的快速原型制作中发挥了很小的作用。近年来的发展趋势表明,该技术在整个航空业中具有战略地位。
1.激光增材制造技术原理与特点
激光增材制造技术是集计算机软件、材料、机器、控制等交叉学科知识为一体的综合系统技术。产品的3DCAD模型可以使用离散的逐点或逐层叠加原理快速打印产品部件,这改变了传统金属零件的处理方式[1]。性能、结构复杂的金属部件,激光层压成型技术主要用于航空领域结构性和功能性金属零件的快速生产,迄今为止,最成熟的技术包括激光熔融沉积技术和选择性激光熔化技术。
LMD技术是激光金属层压技术的典型工艺,它结合了层压的累积原理和激光熔覆技术,以金属粉末为原料进行处理,利用高速激光熔化固化。高激光能量用于熔化金属粉末和基体,在基体上形成熔池,将熔融粉末沉积在熔池上并在表面形成涂层。冷却固化后的基材表面,运动控制系统根据被加工零件CAD模型的分层盘信息,控制X、Y、Z轴工作台上激光头和供粉喷嘴的运动,制作出一定高度和宽度的金属,按点、线、层重叠,最终形成整个金属部件[2]。……
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