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金属表面机械处理需求不断增加 激光强化装备亟需本土化

2021-10-05 16:14      责任编辑:何冰    来源:www.newsijie.com    点击:
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金属表面机械处理需求不断增加 激光强化装备亟需本土化

        激光强化(Laser Shocking Peening,LSP)技术是利用强激光束产生的等离子冲击波,提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力的一种高新技术。它具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。在激光强化装备方面,全球市场被欧洲、美国等先进制造领域有突出优势的国家所掌控,中国的激光强化装备仍处于发展的初期阶段。
 
        新思界产业研究中心出具的《2021年全球及中国激光强化装备产业深度研究报告》显示,2020年我国金属表面机械处理市场规模已经达到了2950.71亿元,其中,激光强化处理市场规模达到了490.25亿元。在金属表面机械处理市场中,激光强化技术所占的份额不断增加,也推动了激光强化装备市场需求的增长,而目前我国激光强化装备市场仍然被国外品牌所垄断,中国市场中本土生产企业非常少,且大多属于研发阶段。2018年发布的《战略性新兴产业分类(2018)》中,激光强化装备也被列为“十四五”期间国家重点发展的高端装备之一,将进一步推动国内本土激光强化装备市场的发展。
 
        激光强化装备是国际研究热点
 
        疲劳破坏是制约着关键重要构件寿命和安全性的主要因素,随着航空航天、汽车工业、石油化工、核工业、海洋船舶、医疗工业、模具工业,以及绿色再制造业等领域中关键重要构件的性能指标不断提高,整体叶盘、叶片、加强框、承力梁、核电阀门等复杂构件的新结构、新材料不断出现,锻压、铸造等传统技术难以满足其高温、高压、高载荷等苛刻环境下长寿命安全服役的需求,迫切需要新的先进表面强化和制造技术。以激光强化具有高性能、低变形、高柔性等特点,显著提高复杂构件疲劳寿命,同时也是损伤构件再制造的有效方式,是国际研究热点。
 
        激光强化装备技术仍有众多问题需要解决
 
        美国使用激光冲击强化后航空发动机HCF故障率从53.9%下降至7%,大幅度提高了飞机安全性。激光冲击强化和激光增材制造都是美国第四代发动机/战机的关键制造技术,“形性”控制是核心机密,从未对外公布过。复杂构件具有大型、薄壁、整体、精密等特点,不同的位置需承载相应的功能,且随构件形状及断面急剧变化,极易变形开裂和形成应力集中导致整体构件疲劳失效,这给激光制造形性协同控制带了极大挑战,其面临的国际难题是:复杂结构引起的光束可达性差、变厚度薄壁变形量大、大型复杂构件整体质量控制难。
 
        国内已经有部分科研院所/机构在激光强化装备领域有所突破,如南京航空航天大学、中国科学技术大学、江苏大学、中国科学院沈阳自动化研究所与温州大学等,均在激光强化装备技术领域有非常显著的研究成果。未来,中国激光强化装备领域中,技术转化将进一步加快,市场的本土化也将进一步突破。

关键字: 激光强化 LSP 形性