1 中航西安飞机工业集团股份有限公司, 西安 710048
2 西安中科微精光子科技股份有限公司, 西安 710048
激光刻型过程中, 保护胶与铝合金因热物理性能参数不同会导致界面裂纹、保护胶脱落等现象。为了解决这些问题, 基于热应力耦合分析法, 建立了2维多层材料有限元模型, 将脉冲激光以高斯热流密度载荷的形式加载在保护胶表面, 通过计算求解得到铝合金基体的应力分布云图以及在热应力作用下保护胶切口形貌随激光加工参数的演变规律,对比分析了激光功率、扫描速率、重复频率等加工参数对温度场、应力场、刻蚀形貌与应力位移的影响。结果表明, 功率60 W、扫描速率10 m/min、重复频率100 kHz时, 对温度场、应力场、刻蚀形貌与应力位移的影响最小。该研究对于激光刻型在化学铣切中的实际应用具有参考价值, 为激光刻型的工艺优化提供了方向。
激光技术 激光刻型 有限元仿真 热应力耦合 铝合金 化学铣切 laser technique laser engraving finite element simulation thermal stress coupling analysis aluminum alloy chemical milling
1 北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
3 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，辽宁 沈阳 110043
4 北京航空航天大学江西研究院，江西 南昌 330096
5 北京市高效绿色数控加工工艺及装备工程技术研究中心，北京 100191
6 国防科技工业高效数控加工技术创新中心，北京 100191
针对航空航天薄壁类金属结构件多次化铣过程中的激光刻型需求，研究了激光刻型轨迹规划、光机电协同控制优化、刻型参数自适应匹配与优化等关键技术。在多轴联动数控激光刻型加工机床构成与设计、激光器与激光光路系统设计、光机电协同控制系统开发的基础上，研制出六轴五联动数控激光刻型机床原理样机和工程样机，实现了大型环形薄壁类化铣零件的一次、二次激光刻型加工，各项技术指标均达到设计要求，且该样机在航空制造企业和重点型号中实现了工程应用。
中国激光
2022, 49(10): 1002401
