侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

碟片激光器在汽车及航空领域应用分析

2014-10-10 00:07
Minor昔年
关注

  随着全球流动性的加剧,新兴工业化国家财富的不断增长和全球化进程的加快,大力推动汽车和航空业的持续发展。随之产生的生态影响,如二氧化碳污染和/或气候变暖,以及化石资源的不断减少,推动电动汽车和轻量化结构的发展。这在汽车轻量化结构方面尤为明显,过去十年里很多新型材料被应用到工业生产之中(例如,铝钛合金或碳纤维增强型塑料)。

  应用传统制造工艺来加工这类材料通常需要很大精力和成本。而激光作为一种非接触式无磨损工艺, 一种上好的选择。针对上述材料的典型激光应用包括在由铬镍铁合金或钛合金等难熔金属制成的涡轮叶片上钻削冷却孔,以及在电池箔上钻削微孔。除了切割碳纤维增强型塑料,修复这些材料也变得越来越重要。在修复过程中,激光器将受损部位逐渐移除,从而连接上修补补丁。

  由于这些材料熔点极高,导热性强,使用激光器对这些材料进行加工需要的脉冲峰值功率在2-3位数千瓦范围内,并且需要聚焦于直径0.1mm以内。半导体泵浦碟片激光器,如Jenoptik 出品的JenLas disk IR70 和 JenLas disk IR70E(见图1)激光器的峰值功率就完全符合这一需求(见表1)。由于具备在纳秒脉冲长度的灵活可调性,以及在三位数千赫范围内的高脉冲重复率,这些激光器成为工艺开发和优化以及在成批生产中进行工业应用的理想工具。此外,激光器之所以崭露头角,也是因为其易于集成和操控,具有很强的坚固性和不间断工作时的高可靠性。

  影响

  使用纳秒激光器获得的加工质量取决于对材料的热输入。因此,上述激光器就有很大优势,由于脉冲峰值功率高,其对铬镍铁合金、铝钛合金等难熔材料的热输入就会减少,从而将热影响区域最小化。

  原则上,激光器持续作用的时间越长,造成的热影响区域越大。因此,可以为由加热、熔化和蒸发这些热中间过程组成的烧蚀过程推导出热扩散长度和烧蚀率之间的相关性。

  表2显示了脉冲长度对烧蚀率的影响,基于使用碟片激光器对AlMg3铝合金进行单一脉冲烧蚀。

  在应用数种脉冲或通道进行烧蚀时,需要考虑更多激光参数(例如,功率,重复频率和脉冲重叠)。脉冲之间的时间间隔通常不足以完全消散带来的热量。这样的话, 材料的基本温度就会升高,很快就会达到熔化和蒸发的温度。但是,这也会导致更大的热影响区域,从而对材料产生更大的损害。

  图2展示了材料在达到熔化和蒸发温度这段时间内脉冲长度的影响。在同样的脉冲能量情况下,随着脉冲长度的增加,材料升温和降温的速度也随之变慢。这样的话,在不对材料表面形成烧蚀的情况下,可以有更多的能量用于材料。这是业界所需要的,例如,在对数毫米厚金属进行熔切或焊接塑料时。

  激光钻孔

1  2  3  下一页>  
声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号