Глава 7. Лазерные технологии в производстве авиационной техники.

Использование лазерных технологий в современном производстве

В ГНУ «Физико-техническом институте Национальной академии наук Беларуси» более 25-ти лет проводятся работы в области лазерных технологий применительно к различным производствам. Одним из первых предприятий на территории бывшего Советского Союза, внедрившим лазерные технологии восстановления авиационных деталей был Минский авиаремонтный завод (407 ГА). Все применяемые технологии прошли согласование во Всесоюзном институте авиационного материаловедения (ВИАМ), ОКБ им. Туполева и им. Яковлева, а также ГосНИИ ГА.

В данной главе приведены примеры развития таких методов обработки как: лазерная резка, сварка, термообработка (закалка, легирование), наплавка и разработка соответствующего оборудования применительно к технологиям завода «Lufthansa Technik» г. Гамбург, ФРГ.

Принципиальная основа всех лазерных технологий базируется на использовании уникального свойства когерентного источника света – лазера и систем управления лазерным лучом для воздействия на твердые, жидкие и газообразные среды с целью кардинального изменения их свойств. Лазерное импульсное или непрерывное излучение позволяет сфокусировать в небольших объемах энергию с удельной плотностью мощности 10³–10¹⁰ Вт/см², что превосходит другие известные источники энергии (плазма, электрический разряд и т.д.). Использование мощного лазерного излучения позволяет осуществлять плавление, испарение или термораскалывание конструкционных материалов, что применяется в современном производстве для изготовления и восстановления изношенных деталей и узлов, а также улучшения их эксплуатационных характеристик. Лазерная технология, несомненно, относится к разряду новых технологий, что видно как из фактов ее расширяющихся применений, так и из ее очевидных преимуществ.

Мировые тенденции развития научно-технического прогресса обуславливают насыщение лазерной техникой и технологиями ее применения в первую очередь всех авиастроительных производств и машиностроительных отраслей современной промышленности. В Республике Беларусь имеется серьезный задел в развитии этого направления, но используются далеко не все возможности и металлообрабатывающая промышленность значительно отстает от мировых аналогов.

7.1. Лазерная резка.

Современные технологии точного лазерного раскроя рекомендуются для сталей толщиной до 20 мм, далее более перспективной является узкоструйная плазменная резка, а для менее твердых материалов весьма эффективна водноабразивная струя высокого давления.

Она может эффективно использоваться для фасонной резки листов, труб, изготовления штампов и пресс - форм для производства конструктивных элементов из пластмассы и т.п.

В ГНУ «ФТИ НАН Беларуси» разработан и изготовлен ряд технологического оборудования для осуществления указанных процессов. Создан также комплекс гибридного типа, когда на едином технологическом портале возможно осуществление процесса как лазерной, так и плазменной резки (Рис.7.1 – 7.4).

Достоинства лазерной резки:

●минимальное механическое воздействие, оказываемое на обрабатываемый материал;

●широкий диапазон разрезаемых материалов (дерево, стекло, асбест, керамика, металл и т.д.), твердость разрезаемого материала при этом не является критичной характеристикой;

●возможность осуществления резки по сложному контуру при минимальной ширине и высокой чистоты разреза, что приводит к значительной экономии разрезаемого материала.

Технология лазерной резки в отличие от других методов может использоваться как финишная операция при изготовлении деталей из листовых материалов, при этом шероховатость поверхности реза Rz может достигать не более 50 мкм, точность раскроя составлять не более 0,1 мм на метр разреза.

Рис. 7.1. Лазерная резка	Рис. 7.2. Детали, изготовленные методом лазерной резки
Рис.7.3. Плазменная резка	Рис. 7.4. Детали, изготовленные лазерной резкой