Som det föredragna materialet för de varma-strukturkomponenterna i flygmotorer-, utgör nickel-baserade superlegeringar betydande utmaningar för framställning av filmkylningshål av-hög kvalitet på grund av deras inneboende höga hårdhet och styrka. Vattenstyrd-laserbehandlingsteknik har visat betydande potential vid tillverkning av filmkylningshål, men dess tekniska tillämpning begränsas av koordinationen mellan bearbetningskvalitet och effektivitet. För att lösa detta problem använde den här studien ett multi-fokusvatten-ljuskopplingsläge för att uppnå effektiv koppling av en 1064 nm hög-effektlaser med en stabil vattenstråle. Dessutom introducerades en flerpassagers ringformad skärborrningsstrategi inifrån och ut, och effekterna av lasersingel-pulsenergi, skanningshastighet och pulsfrekvens på mikro-hålets ytmorfologi och geometriska noggrannhet undersöktes med hjälp av kontrollvariabelmetoden. Baserat på detta analyserades och verifierades mikro-hål förberedda under optimerade processparametrar med hjälp av svepelektronmikroskopi och energidispergerande spektroskopi. Resultaten indikerar att enkel-pulsenergi är nyckelparametern för att uppnå genom mikro-hål. Genom att på lämpligt sätt öka skanningshastigheten och pulsfrekvensen kan smältavsättning och termiska ackumuleringseffekter effektivt mildras, och därigenom förbättra ytmorfologin och bearbetningsnoggrannheten hos mikro-hålen. När den enkla-pulsenergin är inställd på 0,8 mJ, skanningshastigheten till 25 mm/s och pulsfrekvensen till 300 kHz, kan mikrohål av hög-kvalitet- med en ingångsdiameter på 820 μm och en avsmalning på 0,32 grader tillverkas i cirka 60 sekunder. Mikrostrukturen och elementfördelningen av mikro-hålen bekräftar att vatten-styrd laserbehandling uppvisar utmärkta prestanda när det gäller att reducera omgjutna lager, minimera den värme-påverkade zonen och bibehålla hålväggens jämnhet.
Nyckelord: vatten-guidad laser; nickel-baserad legering; filmkylningshål; multi-ringformig skärning; bearbetningsmekanismSom det föredragna materialet för de varma-strukturkomponenterna i flygmotorer-, utgör nickel-baserade superlegeringar betydande utmaningar för framställning av hög-kylningshål för film på grund av deras inneboende höga hårdhet och styrka. Vattenstyrd-laserbehandlingsteknik har visat betydande potential vid tillverkning av filmkylningshål, men dess tekniska tillämpning begränsas av koordinationen mellan bearbetningskvalitet och effektivitet. För att lösa detta problem använde den här studien ett multi-ljuskopplingsläge- för att uppnå effektiv koppling av en 1064 nm hög-laser med en stabil vattenstråle. Dessutom introducerades en flerpassagers ringformad skärborrningsstrategi inifrån och ut, och effekterna av lasersingel-pulsenergi, skanningshastighet och pulsfrekvens på mikro-hålets ytmorfologi och geometriska noggrannhet undersöktes med hjälp av kontrollvariabelmetoden. Baserat på detta analyserades och verifierades mikro-hål förberedda under optimerade processparametrar med hjälp av svepelektronmikroskopi och energidispersiv spektroskopi. Resultaten indikerar att enkel-pulsenergi är nyckelparametern för att uppnå genom mikro-hål. Genom att på lämpligt sätt öka skanningshastigheten och pulsfrekvensen kan smältavsättning och termiska ackumuleringseffekter effektivt mildras, och därigenom förbättra ytmorfologin och bearbetningsnoggrannheten hos mikro-hålen. När den enkla-pulsenergin är inställd på 0,8 mJ, skanningshastigheten till 25 mm/s och pulsfrekvensen till 300 kHz, kan mikrohål av hög-}kvalitet- med en ingångsdiameter på 820 μm och en avsmalning på 0,30 sekunder tillverkas i ungefär 60 grader. Mikrostrukturen och elementfördelningen av mikro-hålen bekräftar att vatten-styrd laserbehandling uppvisar utmärkta prestanda när det gäller att reducera omgjutna lager, minimera den värme-påverkade zonen och bibehålla hålväggens jämnhet.
Nyckelord: vatten-guidad laser; nickel-baserad legering; filmkylningshål; multi-ringformig skärning; bearbetningsmekanism
Den här studien utforskar användningen av 1064 nm våglängdsvattenstyrd-laser för ringformig borrning av Inconel 718. Den belyser de mekanismer genom vilka nyckelprocessparametrar som enkelpulsenergi, skanningshastighet och pulsfrekvens påverkar mikrohålens morfologi och geometriska noggrannhet{{3}. Baserat på dessa resultat bestäms den optimala metoden för att uppnå hög-effektivitet och hög-precisionsborrning. De huvudsakliga slutsatserna sammanfattas enligt följande: (1) Att anta en "från insidan till utsidan" fler-ringformad vatten-guidad strategi för laserborrning kan förbättra vattenstrålens skureffekt på smält material, vilket minskar den värmepåverkade zonen- och kvarvarande smält material vid mikrohålets ingångsyta.{{12} (2) Vid bearbetning av Inconel 718 mikro-hål med en 1064 nm våglängdsvattenstyrd-laser är den optimala kombinationen av processparametrar: enkelpulsenergi 0,8 mJ, skanningshastighet 20 mm/s och laserpulsfrekvens 300 kHz. Under denna parameterkonfiguration kan mikro-hål av hög-kvalitet produceras med en ingångsdiameter på 822,7 µm, cirkularitet på 0,9893, avsmalning på 0,32 grader och ytjämnhet Sa mindre än 9,58 µm. (3) Baserat på sektionsmorfologiska egenskaper hos mikro-hål som bearbetas med vatten-styrd laser, kan mikrohålets yta delas in i fyra distinkta regioner: återstelningszon, utsprångszon, fördjupningszon och sprickzon. Resolidifieringszonen respektive sprickzonen representerar den unika morfologin vid ingången och utgången av mikro-hålet. Utsprångszonen och fördjupningszonen är fördelade längs hela mikro-hålsväggen och deras bildningsmekanism är nära relaterad till den fototermiska effekten och snabba uppvärmnings- och kylegenskaper under den vattenstyrda laserbearbetningen. (4) Observationer av mikro-hålets ingångs-, utgångs- och hålväggsprofil avslöjar att vatten-styrd laserbehandling uppvisar utmärkta prestanda när det gäller att reducera det omgjutna lagret och den värme-påverkade zonen och bibehålla hålväggens renhet. Den här tekniken mildrar effektivt de termiska effekterna och oxidationsskadorna som är förknippade med konventionell lång-pulslaserbearbetning, och uppnår därmed hög-kvalitet och hög-effektiv bearbetning av Inconel 718.
