摘要:特種加工技術(shù)在國際上被稱為21世紀的技術(shù),對新型武器裝備的研制和生產(chǎn),起到舉足輕重的作用。本文分別從激光加工技術(shù)、電子束加工技術(shù)、離子束及等離子加工技術(shù)、電加工技術(shù)幾方面介紹了國外的發(fā)展現(xiàn)狀,同時提出了國內(nèi)相應(yīng)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:特種加工;高能束流;激光技術(shù);發(fā)展趨勢
特種加工亦稱“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”,泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法。本文所述的特種加工技術(shù)主要是指激光加工技術(shù)、電子束加工技術(shù)、離子束及等離子加工技術(shù)和電加工技術(shù)等。
隨著新型武器裝備的發(fā)展,國內(nèi)外對特種加工技術(shù)的需求日益迫切。不論飛機、導(dǎo)彈,還是其它作戰(zhàn)平臺都要求降低結(jié)構(gòu)重量,提高飛行速度,增大航程,降低燃油消耗,達到戰(zhàn)技性能高、結(jié)構(gòu)壽命長、經(jīng)濟可承受性好。為此,上述武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)平臺都要求采用整體結(jié)構(gòu)、輕量化結(jié)構(gòu)、先進冷卻結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu),以及鈦合金、復(fù)合材料、粉末材料、金屬間化合物等新材料。
為此,需要采用特種加工技術(shù),以解決武器裝備制造中用常規(guī)加工方法無法實現(xiàn)的加工難題,所以特種加工技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是:
難加工材料,如鈦合金、耐熱不銹鋼、高強鋼、復(fù)合材料、工程陶瓷、金剛石、紅寶石、硬化玻璃等高硬度、高韌性、高強度、高熔點材料。
難加工零件,如復(fù)雜零件三維型腔、型孔、群孔和窄縫等的加工。
低剛度零件,如薄壁零件、彈性元件等零件的加工。
以高能量密度束流實現(xiàn)焊接、切割、制孔、噴涂、表面改性、刻蝕和精細加工。
1激光加工技術(shù)
國外激光加工設(shè)備和工藝發(fā)展迅速,現(xiàn)已擁有100kW的大功率CO2激光器、kW級高光束質(zhì)量的Nd:YAG固體激光器,有的可配上光導(dǎo)纖維進行多工位、遠距離工作。激光加工設(shè)備功率大、自動化程度高,已普遍采用CNC控制、多坐標聯(lián)動,并裝有激光功率監(jiān)控、自動聚焦、工業(yè)電視顯示等輔助系統(tǒng)。
激光制孔的最小孔徑已達0.002mm,已成功地應(yīng)用自動化六坐標激光制孔專用設(shè)備加工航空發(fā)動機渦輪葉片、燃燒室氣膜孔,達到無再鑄層、無微裂紋的效果。
激光切割適用于由耐熱合金、鈦合金、復(fù)合材料制成的零件。目前薄材切割速度可達15m/min,切縫窄,一般在0.1~1mm之間,熱影響區(qū)只有切縫寬的10%~20%,最大切割厚度可達45mm,已廣泛應(yīng)用于飛機三維蒙皮、框架、艦船船身板架、直升機旋翼、發(fā)動機燃燒室等。
激光焊接薄板已相當普遍,大部分用于汽車工業(yè)、宇航和儀表工業(yè)。激光精微焊接技術(shù)已成為航空電子設(shè)備、高精密機械設(shè)備中微型件封裝結(jié)點的微型連接的重要手段