中国航空发动机突破重要技术使寿命大幅提升
发布时间：2014.05.22 点击数：6450
激光冲击强化加工金属外表
激光冲击强化(Laser shock peening，LSP)是近几年开展起来的一种新型外表强化技能，当前在美国已广泛使用于航空发动机要害布局件的外表强化。该技能已成为领先发动机叶片强化的必选技能之一。它的使用大幅度进步了构件的抗疲惫寿数，在航空、航天、石油、核电、汽车等范畴有着广泛的使用远景。
准确的"光爆破"优秀的"免疫力"
该技能是使用高峰值功率密度(>109W/cm2)的脉冲激光透过束缚层后效果于金属靶材外表的吸收层上，发生受束缚的高压(>1GPa)等离子体，发生的冲击波使金属资料表层发生塑性变形，取得外表剩余压应力，然后进步布局疲惫功能。激光冲击强化是激光加工中峰值功率最高的，发生的等离子体相当于在资料外表发生小爆破，但由于效果时刻极短(纳秒量级)，热效果仅在吸收层几微米深度，对待强化构件是一种冲击波效果的冷加工，可以取得润滑的微米级洼陷、毫米级剩余压应力层。比较喷丸而言，激光冲击强化可以取得更深的剩余压应力层，更润滑的外表，更易于准确操控。对发动机钛合金叶片而言，一旦叶片边际因外物损坏构成缺口，其疲惫强度急剧减低，而激光冲击强化取得的剩余压应力层能极好阻挠或许推迟裂纹萌生，进步布局的疲惫寿数和安全性，相当于在要害布局要害部位取得"免疫力"。激光冲击强化在不改动规划的根底上能极好进步其疲惫功能，在叶片边际、孔槽布局、焊接布局、转接R等要害部位均有极好的使用价值。
美国1997年开端在发动机叶片上选用激光冲击强化技能，当前在F119发动机风扇和压气机全体叶盘选用激光冲击强化技能进步疲惫寿数4～5倍。除发动机外，F-22飞机机身孔布局、T-45舰载机阻拦杆等布局均选用激光冲击强化供给疲惫寿数，大大延长了维修周期。日本选用激光冲击强化核反应堆压力容器焊缝，进步了焊缝抗应力腐蚀功能。
激光冲击强化技能的"先锋队"
中航工业制作所是国内最早开端激光冲击强化的单位之一，具有专门的研讨团队和较强的科研实力。历经十几年的稳步开展，在使用根底研讨、专用配备研发、工艺技能研讨、标准拟定等多层次取得了一系列效果，为该技能在中国的开展奠定了坚实的根底：在国内首先展开发动机钛合金叶片的激光冲击强化技能研讨，进而突破了航空发动机全体叶盘激光冲击强化的多项要害技能；从国际合作研发强脉冲激光器到自我研发高频率强脉冲激光器，开发激光冲击强化设备；从圆形光斑转化到方形光斑激光冲击强化，成功处理了叶片薄壁布局边际变形和剩余应力冲突的技能难题；选用柔性光学关节和小型激光加领班，实现了荫蔽面的激光冲击强化；剖析了激光冲击强化高温合金后剩余应力释怠慢的特性，突破了涡轮盘榫齿等难强化面外表强化的瓶颈；对于职业内对新技能履行标准的高度重视，当令发布了激光冲击强化航空职业标准。中航工业制作所为工厂激光冲击强化供给技能支持及效果转让，为航空制作范畴推广使用激光冲击强化技能做出了自己应尽的奉献。当前，制作所已实现全体叶盘的强化，将为长寿数、高功能的发动机规划供给一项要害技能。
长寿数制作技能的新选择
跟着领先制作技能的开展，对航空配备要害布局件的服役寿数需求越来越高，减重增效是领先配备制作技能的永久方针。制作所着眼职业需求，深入展开激光冲击强化使用于金属资料的焊接布局、机身孔布局、要点疲惫区转接R等的抗疲惫制作技能研讨，正在更广泛的范畴为要害构件的抗疲惫制作做出应有的奉献。