中国航发将用激光冲击强化技术 寿命达到美一半以上

时间:2019-01-07 16:37来源:新浪军事作者:土星轨道观察室 点击:
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摘要:据国内有关权威媒体披露,由中国科学院沈阳自动化研究所(以下简称沈阳自动化所)研发的“SIA-LSP-11 型激光冲击强化设备”和“SIA-LSP-21 型激光冲击波加工装备”在12月25日前按期正式交付给中国航发沈阳黎明发动机有限公司(以下简称沈阳黎明公司)和温州大学,并先后在用户使用现场开展了设备的安装调试,实现了年内顺利交付两套激光冲击强化设备的目标。

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  据国内有关权威媒体披露,由中国科学院沈阳自动化研究所(以下简称沈阳自动化所)研发的“SIA-LSP-11 型激光冲击强化设备”和“SIA-LSP-21 型激光冲击波加工装备”在12月25日前按期正式交付给中国航发沈阳黎明发动机有限公司(以下简称沈阳黎明公司)和温州大学,并先后在用户使用现场开展了设备的安装调试,实现了年内顺利交付两套激光冲击强化设备的目标。更加让人欣喜的是,文中更是首次披露,沈阳自动化所已成功开展涡轮盘激光冲击强化技术,突破了高温端激光冲击延寿技术瓶颈,为我国航空发动机最关键的热端部件性能提高做出了突出贡献。本文根据国内外公开资料对我国激光冲击强化技术的最新进展做一简介。

 

中国航发将用激光冲击强化技术 寿命达到美一半以上
 
中国航发将用激光冲击强化技术 寿命达到美一半以上
 

  激光冲击强化是一种新型的金属材料表面改性技术,它利用强激光束产生的等离子冲击波,来提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力。由于它与现有的冷挤压、喷丸等金属材料表面强化手段相比,具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点,自产生之日起就得到了广泛的关注和研究。时至今日,国外发达国家已经研制了一系列激光冲击强化设备,美国甚至出现了多家专门提供激光冲击强化设备和服务的公司和厂家。日本在激光冲击强化领域也跃跃欲试,到目前为止已发展了三代激光冲击强化设备,其最新一代产品以水为冲击波吸收层,代替了以前常用的使用较为繁琐的黑漆、铝箔或黑胶带,大幅提高了使用方便性。

 

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  据美国公开资料披露,激光冲击强化技术是美国F22战斗机发动机维护的标准配备,可使F119发动机的风扇和压气机整体叶盘提高疲劳寿命4至5倍。除航空发动机外,美军舰载机的着舰尾钩也采用激光冲击强化技术来提高其疲劳寿命。我国也有多家相关科研院所从20世纪90年代就开始进行激光冲击强化技术的研究,由于该技术在国防,航空方面的高度敏感性,国外一直对我国进行相关技术封锁,但国内相关院所经多年努力探索还是取得了很大的进展。如江苏大学、中航工业北京航空制造工程研究所,某工程大学等就先后开发出多种叶片激光冲击强化设备,有的设备甚至还出口到美国和新加坡。但其与国外相比,还有相当大的技术差距,尤其是其一致性较差,操作较繁琐,难以实现在航空发动机生产企业的大规模工业化应用。

 

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  沈阳自动化所在激光冲击强化设备的研发方面处于国内领先地位,其自主研发的第一代整体叶盘激光冲击强化设备在沈阳黎明公司已稳定可靠运行多年,经激光冲击强化后,某航空发动机叶盘叶片的振动疲劳寿命提高了12倍以上,获得了极好的口碑和品牌优势,为我国新型发动机研制生产做出了突出贡献。其最新研制的第二代激光冲击强化设备,生产效率与第一代相设备比提高了三倍左右,不仅能强化航空发动机整体叶盘,还能强化现役航空发动机所使用的非整体叶盘,例如焊缝、榫头、榫槽等多种复杂曲面零件。其正式投产运行后将进一步提升我国在研第四代及在役第三代航空发动机结构件的使用性能,助力航空装备快速发展。

 

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  高温合金涡轮盘及涡轮叶片是航空发动机最关键的部位,也是激光冲击强化研究的重点,热点,难点,沈阳自动化所已初步实现涡轮盘镍基高温合金激光冲击表面强化,其公开资料称,涡轮盘表面显微硬度提高了20-30%,疲劳寿命最高可提高55%以上,且操作简单,成本低,绿色无污染,延寿效果显著。据俄罗斯媒体称,我国从俄罗斯进口的AL31发动机一般寿命为900-1200小时(与涡轮盘同寿),采用激光冲击强化技术后可将其寿命延长到1400至1800小时,相当于将发动机使用寿命又延长了3到4年,某型国产发动机则可以达到2000至3000小时,达到美军同类型发动机寿命的一半以上,军事和经济价值极大。除此之外,激光强化技术在民用市场也有着广泛的应用前景,如汽车的铝合金车轮轮毂经激光冲击强化后,最高强度可提高30%,大幅延长其使用寿命。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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