A nikkel-alapú szuperötvözetek, mint az aeromotorok meleg-végű szerkezeti alkatrészeinek előnyben részesített anyaga, jelentős kihívást jelentenek a jó minőségű-filmhűtőlyukak elkészítése során, mivel nagy keménységük és szilárdságuk. A vízvezérelt lézeres feldolgozási technológia jelentős potenciált mutatott a filmhűtőlyukak gyártásában, de mérnöki alkalmazását korlátozza a feldolgozás minősége és hatékonysága közötti koordináció. A probléma megoldása érdekében ez a tanulmány több-fókuszú víz-fénycsatolási módot alkalmazott, hogy egy 1064 nm-es nagy{10}}teljesítményű lézert stabil vízsugárral hatékonyan összekapcsolhasson. Ezenkívül bevezettek egy több-menetes gyűrűs vágási fúrási stratégiát belülről kifelé, és a lézeregy-impulzus energiájának, a pásztázási sebességnek és az impulzusfrekvenciának a mikro-lyuk felületének morfológiájára és geometriai pontosságára gyakorolt hatását vizsgálták a kontrollváltozós módszerrel. Ennek alapján az optimalizált folyamatparaméterek mellett készített mikrolyukakat elemezték és ellenőrizték pásztázó elektronmikroszkóppal és energiadiszperzív spektroszkópiával. Az eredmények azt mutatják, hogy az egyetlen impulzus energia a kulcsparaméter a mikro{19}}lyukakon keresztül történő eléréshez. A pásztázási sebesség és az impulzusfrekvencia megfelelő növelésével az olvadéklerakódás és a hőakkumulációs hatások hatékonyan mérsékelhetők, ezáltal javítható a mikro{21}}lyukak felületi morfológiája és megmunkálási pontossága. Pontosabban, ha az egyetlen impulzus energiáját 0,8 mJ-ra, a pásztázási sebességet 25 mm/s-ra, az impulzusfrekvenciát pedig 300 kHz-re állítjuk, kiváló minőségű, 820 μm bemeneti átmérőjű és 0,32 fokos kúposságú mikrolyukak készíthetők kb. 60 másodperc alatt. A mikro-lyukak mikroszerkezete és elemi eloszlása megerősíti, hogy a víz-vezérelt lézeres feldolgozás kiváló teljesítményt mutat az újraöntött rétegek csökkentésében, minimalizálja a hővel{35}}hatást okozó zónát, és megőrzi a lyukfalak simaságát.
Kulcsszavak: víz{0}}vezérelt lézer; nikkel-alapú ötvözet; film hűtőnyílások; több-menetes gyűrű alakú vágás; feldolgozási mechanizmus A nikkel-alapú szuperötvözetek az aeromotorok meleg-végű szerkezeti alkatrészeinek előnyben részesített anyagaként jelentős kihívást jelentenek a jó-minőségű filmhűtőlyukak elkészítésében, mivel nagy keménységük és szilárdságuk. A vízvezérelt lézeres feldolgozási technológia jelentős potenciált mutatott a filmhűtőlyukak gyártásában, de mérnöki alkalmazását korlátozza a feldolgozás minősége és hatékonysága közötti koordináció. A probléma megoldása érdekében ez a tanulmány egy több-fókuszú víz-fénycsatolási módot alkalmazott, hogy egy 1064 nm-es nagy{13}}teljesítményű lézert stabil vízsugárral hatékonyan összekapcsolhasson. Ezenkívül bevezettek egy több-menetes gyűrűs vágási fúrási stratégiát belülről kifelé, és a lézeregy-impulzus energiájának, a pásztázási sebességnek és az impulzusfrekvenciának a mikro-lyuk felületének morfológiájára és geometriai pontosságára gyakorolt hatását vizsgálták a vezérlőváltozós módszerrel. Ennek alapján az optimalizált folyamatparaméterek mellett elkészített mikrolyukakat pásztázó elektronmikroszkóppal és energiadiszperzív spektroszkópiával elemeztük és ellenőriztük. Az eredmények azt mutatják, hogy az egyetlen impulzus energia a kulcsparaméter a mikro{22}lyukakon keresztül történő eléréshez. A pásztázási sebesség és az impulzusfrekvencia megfelelő növelésével az olvadéklerakódás és a hőakkumulációs hatások hatékonyan mérsékelhetők, ezáltal javítható a mikro-lyukak felületi morfológiája és megmunkálási pontossága. Pontosabban, ha az egyetlen impulzus energiája 0,8 mJ, a pásztázási sebesség 25 mm/s, az impulzusfrekvencia pedig 300 kHz, akkor jó minőségű, 820 μm bemeneti átmérőjű és 0,32 fokos kúposságú mikrolyukak készíthetők körülbelül 660 másodperc alatt. A mikro-lyukak elemi eloszlása megerősíti, hogy a víz-vezérelt lézeres feldolgozás kiváló teljesítményt nyújt az újraöntött rétegek csökkentésében, a hőhatás-zóna minimalizálásában és a lyukfalak simaságának megőrzésében.
Kulcsszavak: víz{0}}vezérelt lézer; nikkel-alapú ötvözet; film hűtőnyílások; több-menetes gyűrű alakú vágás; feldolgozási mechanizmus
Ez a tanulmány az 1064 nm-es hullámhosszú, vízvezérelt lézer használatát vizsgálja az Inconel 718 gyűrű alakú fúrásához. Megvilágítja azokat a mechanizmusokat, amelyek révén a kulcsfontosságú folyamatparaméterek, például az egyszeri impulzus energia, a pásztázási sebesség és az impulzusfrekvencia befolyásolják a mikro{3}lyukak morfológiáját és geometriai pontosságát. Ezen eredmények alapján meghatározzuk a nagy-hatékonyságú és nagy-precíziós fúrás eléréséhez szükséges optimális megközelítést. A fő következtetések az alábbiakban foglalhatók össze: (1) A „belülről kifelé” több-áteresztő gyűrűs víz-vezérelt lézerfúrási stratégia alkalmazása fokozhatja a vízsugár súroló hatását az olvadt anyagon, csökkentve a hővel-érintett zónát és a maradék olvadt felületet a mikrolyuknál. (2) Az Inconel 718 mikro{16}}lyukak 1064 nm-es hullámhosszú, vízvezérelt lézerrel történő feldolgozásakor a folyamatparaméterek optimális kombinációja a következő: egyetlen impulzus energia 0,8 mJ, pásztázási sebesség 20 mm/s és lézerimpulzus-frekvencia 300 kHz. Ezzel a paraméterkonfigurációval jó -minőségű mikro-lyukak készíthetők 822,7 µm bemeneti átmérővel, 0,9893 körkörösséggel, 0,32 fokos kúpossággal és 9,58 µm-nél kisebb felületi érdességgel. (3) A vízvezérelt lézerrel feldolgozott mikro-lyukak metszeti morfológiai jellemzői alapján a mikro-lyuk felülete négy különálló régióra osztható: újraszilárdulási zóna, kiemelkedési zóna, depressziós zóna és törési zóna. Az újraszilárdulási zóna és a törési zóna az egyedi morfológiát képviseli a mikro-lyuk bejáratánál és kijáratánál. A kiemelkedési zóna és a mélyedési zóna a teljes mikro-lyuk falán eloszlik, és kialakulási mechanizmusuk szorosan összefügg a fototermikus hatással, valamint a vízvezérelt lézeres feldolgozás során jelentkező gyors fűtési és hűtési jellemzőkkel. 4 Ez a technológia hatékonyan mérsékli a hagyományos hosszú{45}}impulzusú lézeres feldolgozáshoz kapcsolódó hőhatásokat és oxidációs károsodásokat, és ezáltal az Inconel 718 kiváló{{46}minőségű és nagy{47}}hatékonyságú megmunkálását éri el.
