激光切割钛合金飞机蒙皮及其力学性能研究

发布时间：2021-02-25 09:08

　　采用试验分析的方法研究了激光切割质量和切割试样的力学性能变化。以熔渣高度和粗糙度为质量评价指标,通过试验获得了进给速度和辅助气体压力对切割面质量的影响规律;对比了钛合金飞机蒙皮激光加工和机械铣切的力学性能。结果发现,对厚1.7 mm的钛合金蒙皮材料激光切割后,切割面上纹理明显且形貌大致分为上中下3层,熔渣主要集中在切割试样的底部;当激光切割速度减小、辅助气体压力增大时,切边熔渣高度减小,切割面粗糙度也减小。激光切割热影响区提高了切割面的硬度,切割试样的力学性能相对于机械铣切试样略有下低,但在强度范围内,可以满足飞机蒙皮的强度要求。因此,可将激光切割技术推广到飞机蒙皮材料的切割加工中。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(16)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同试样的形状尺寸图(mm)

采用邦德E-series光纤激光切割机，最大移动速度为140 m/min、定位精度0.05 mm、激光最大功率为1000W、最大切割速度为6000mm/min进行切割加工，保护气体为氮气、氧气和压缩空气，最大气体压力为1.2MPa。Ti-6Al-4V钛合金试样如图2所示。2 激光切割质量分析

对切割的试样在自动视频测量仪上观察切割面的表面形貌，放大倍数100，可看出切割面存在明显的切割纹理，切割边沿下端存在熔渣，激光切割边的微观形貌见图3。从纹理上看，切割面大致分为3部分，上部纹理细密均匀，中部粗糙，底部熔渣明显。切口形状为上宽下窄，经CCD影像测量仪测得开口宽度为0.6721 mm，上部斜度为26.85°；中部切宽度为0.4268 mm，斜度为5.02°。切割面底部主要表现为熔渣高度，经测量可知，切割面的3部分的尺寸分布：上部宽度为0.06～0.20 mm，中间宽度为0.36～1.51 mm，下部带有一定尺寸的熔渣。

【参考文献】：
期刊论文
[1]激光切割技术在船舶制造中的应用现状与发展趋势[J]. 陈希章,苏传出,程军辉.  金属加工(热加工). 2018(03)
[2]材料、构件、结构的“屈服点”定义与讨论[J]. 冯鹏,强翰霖,叶列平.  工程力学. 2017(03)
[3]激光切割对铝合金材料的力学性能影响分析[J]. 侯红玲.  陕西理工学院学报(自然科学版). 2016(02)
[4]激光切割对飞机蒙皮材料力学性能的影响分析[J]. 彭玉海,侯红玲,张晖,解玉坤,彭凯.  机械强度. 2015(03)
[5]钛合金在航空航天及武器装备领域的应用与发展[J]. 刘全明,张朝晖,刘世锋,杨海瑛.  钢铁研究学报. 2015(03)
[6]钛合金TB6铣削加工硬化实验[J]. 周子同,陈志同,蒋理科,李秀琴.  北京航空航天大学学报. 2014(01)
[7]航空用钛及钛合金的发展及应用[J]. 黄张洪,曲恒磊,邓超,杨建朝.  材料导报. 2011(01)

硕士论文
[1]PCD刀具高速铣削钛合金表面完整性研究[D]. 孙厚忠.南京航空航天大学 2012



本文编号：3050750