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激光技术在建筑行业和航空工业领域上的应用


  在土木工程范畴,用激光加工建材的研讨,已进行了长达40年之久,但开展十分缓慢,原因是:激光加工的本钱太高。该范畴对激光器输出功率的要求太高,因为,在一般情况下,混凝土和其它建材都是很厚、很大的。自上世纪90年代后期以来,几千瓦级激光器(如高功率二极管激光器和光纤激光器等)的巨大开展,又从头在土木工程范畴点着了研讨激光加工建材的热心。下面,我们将扼要介绍jigu在加工建材方面的最新开展,如混凝土、灰泥板材和天然的激光、钻孔和外表处理等。 

激光技术在建筑行业和航空工业领域上的应用

激光上釉 :对天然石材和制品进行激光上釉的技能,是在上世纪90年代前期开展起来的,上釉后的产品首要用于护墙板。用低功率密度(大约400 W/cm2)的散焦光束熔化外表层,而色彩则可经过添加金属离子的办法加到层中去。在天然石材的情况下,可在激光处理之前,用刷子或用其它办法将盐水中的金属离子涂到产品的外表上。在水泥制品情况下,可在浇铸之前,将少数的金属氧化物粉沫加到灰泥或混凝土混合猜中。当外表被激光融化时,玻璃层就披上一层与金属离子或氧化物相应的色彩。激光上釉的长处是:图画或色彩深浅很简单经过改动激光处理参数调理。


激光去污:许多国家都在研讨用激光去除混凝土工事外表和核施行地上污染层的可行性。一般,污染只在外表邻近存在, 再下面的混凝土是没有污染的。去除污染的外表层(一般几毫米厚),会大大减小在核设施报废时要处理的混凝土体积。激光去污的长处是:简单完成遥控操作,这可把工人在污染区的工作时间缩到最短,减小二次污染废物的发生,削减设备污染。可供挑选的几项激光去除外表层的技能有:蒸腾、散裂和热退化。


外表层蒸腾(融化)可用聚集的高功率激光束在混凝土外表扫描完成,但此刻的功率密度有必要足够高,至少在几千瓦/厘米2量级,而在散裂过程中,只需运用非聚集的激光束,功率密度较低,约为200-300瓦/厘米2量级。在后者情况下,位于外表下的混凝土中的水,瞬时蒸腾发生内部应力,这种应力会引起外表层分层和散裂。用水泥散裂办法去除外表层的缺陷是:该办法不太安稳,只能作为第一个操作过程运用。用激光重复扫描已散裂的区域简直不会发生进一步散裂。为此,这一办法只对去除2-3毫米的浅外表层有用。 去除外表层的第三个办法是用激光使近外表的混凝土熔化和热退化。凝结的玻璃层和它下面的热退化层十分脆弱,很简单用机械办法去除。激光熔化和机械清除工序可以重复,直到去除厚度到达要求停止。


外表粗化:用CO2激光器在用于大楼的花岗岩外表划痕和粗化,已于十几年前在日本演示过了,人们试图用它作为传统办法(喷火粗化法)的替代品。与喷火粗化法比较,激光划痕的长处是:简直不会使外表下的资料损坏,简直不会影响的强度,不会损坏石头的边际。  最近,在德国、西班牙和日本所做的查询标明:还可以用激光在花冈岩和其它石头外表上刻出很微小的弹坑或很浅的轨迹。资料和光束技能研讨所现已开展了一种工艺:用脉冲的激光束沿石头外表扫描,使其耐滑功能得到了改善,又不会削减光泽。该办法已在意大利和德国的一些工厂中使用,出产防滑石材。用于对现有地上进行防滑加工的可移动激光样机现已研制成功。 


岩石钻孔:打孔的意图是为了能将炸药塞进去,实施爆炸和去除这些悬岩。选用激光在石头上打洞的原因是:在钻孔过程中,不存在和噪声。



激光制作技能具有许多传统制作技能所没有的优势,如资料糟蹋少,在大规模出产中制作本钱低;可根据出产流程进行编程操控,在大规模制作中出产效率高;可接近或到达冷加工状况完成常规技能无法完成的高精密制作;对加工目标的适应性强,且不受电磁搅扰,对制作东西和出产环境的要求低;噪声小,不发生任何有害的射线和残余物,出产过程对环境的污染小等。 


激光焊接是激光制作技能的重要组成部分。
1960年美国研制成功国际第一台红宝石激光器;1962年呈现包含激光焊接在内的有关激光使用的报道;1971~1972年,跟着数千瓦CO2激光焊接装置的实践使用,激光焊接发生了根本性改变,几毫米厚钢板可以一次性彻底焊透显示出高功率激光焊接的巨大潜力。


激光焊接技能在20世纪80年代中期首要使用于车身制作,90年代中期使用于船只制作范畴,21世纪初期使用于A380大飞机机身制作中。激光焊接可以完成多种类型资料的衔接,而且具有许多其他熔焊工艺无法比拟的优越性,其中最为杰出的是,激光焊接可以衔接航空制作中比较难焊的薄板合金资料(如铝合金、钛合金等),而且具有构件变形小、接头质量高、重现性好等长处。由此可见,未来航空工业将是激光焊接技能使用的一个重要范畴。 


 现在,作为先进制作技能开展的引领者,航空工业正迎来一个新的开展机遇期。航空工业展示了现代高新技能的高度集成,其开展水平是国家科技水平、工业水平、国防实力和归纳国力的归纳表现,同时,我国大飞机项意图立项对新资料、现代制作、先进动力、电子信息、自动操控、计算机等范畴的关键技能提出了愈加火急的需求。



官方网站:http://www.hfzbjg.com/







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