01
Introduksjon til denne artikkelen
Ultrarask laserteknologi er en avansert teknologi som genererer lyspulser med høy-intensitet på ekstremt kort tid, og dens anvendelser innen romfart tiltrekker seg stadig mer oppmerksomhet. Denne teknologien er kjent for sin enestående ytelse innen måling, produksjon og kommunikasjon, og dens utbredte anvendelse innen romfartsteknikk gir nye muligheter for å forbedre flyytelsen og sikkerheten.
Ultraraske lasere refererer vanligvis til lasere med pulsbredder på mindre enn 10^-12 sekunder, hovedsakelig inkludert femtosekundlasere (1 fs=10^-15 s) og pikosekundlasere (1 ps=10^-12 s). Fordi ultraraske laserpulser virker for en ekstremt kort varighet, kan de umiddelbart produsere svært høy toppeffekt. Derfor, i motsetning til vanlige laserbehandlingsmetoder som virker på materialer gjennom fototermiske effekter, er prosesseringsmekanismen til ultraraske lasere direkte elektronisk tilstandsabsorpsjon, som overfører energi til materialets gitter, bryter bindingene og til slutt sender det ut som plasma. Dessuten, i motsetning til termisk behandling av vanlige kontinuerlige lasere, er ultrarask laserbehandling mer på linje med en "kald prosessering"-metode. Fra perspektivet til interaksjonsmekanismen mellom laseren og materialet, kan femtosekund laserbehandling oppnå høy presisjon, minimale termisk påvirkede soner, ingen termisk smelting, ingen omstøpt lag og ingen mikrosprekker. Det er en av de beste metodene for å forbedre overflateintegriteten til turbinblads filmkjølende hulldannelse i flymotorer.
02 Spesifikke bruksområder (1) Maskinering av gassfilmhull av aeromotor-turbinblader
Som en kjernekomponent i en flymotor påvirker utformingen, produksjonskvaliteten og driftsytelsen til turbinbladene motorens levetid. Vanligvis påføres termiske barrierebelegg på overflaten av høy-temperaturlegeringer for å gi bladene høy seighet, høy plastisitet, korrosjonsbestandighet og høy-temperaturbestandighet. I tillegg er hullstrukturer for gassfilm utformet på overflaten. Ved å slippe ut kald luft fra innsiden av komponenten, og skape luftstrøm gjennom bittesmå hull, dannes det en beskyttende kaldluftfilm på overflaten som isolerer varm gass og beskytter komponenten. Nåværende prosesseringsmetoder, for eksempel maskinering med elektrisk utladning og lang-pulslasermaskinering, har imidlertid ulemper, inkludert ikke-ledende termiske barrierelag, delaminering av belegg, sprekker og beleggflis, noe som gjør det vanskelig å produsere godt-dannede små hull.
Med utviklingen av ultrarask laserbehandlingsteknologi har femtosekundlasere nå blitt brukt til å lage gasshull på turbinblader uten beleggdelaminering eller sprekker, og med dimensjoner som tilfredsstiller tekniske krav. Dette gir en ny teknologi for produksjon av gassfilmhull i flymotorkomponenter.
Maskinering av mange gassfilmkjølehull på termisk barriere-belagte turbinblader er avgjørende for bruk av motorer med høyt skyvekraft-til-vekt og høy-ytelse, og stiller dermed høyere krav til maskinering av disse belagte bladene. Femtosekund laser mikro-behandlingsteknologi, med sine fordeler med høy presisjon, høy kvalitet og kald prosessering, muliggjør høy-kvalitets mikro-hullsmaskinering for motorer. Med kontinuerlige forbedringer i femtosekund-laserboreteknologi er det nå mulig å oppnå høy-bearbeiding av gassfilmhull på termisk barriere-belagte blader uten om-smeltede lag, mikro-sprekker eller varme-berørte soner som ikke slår av eller avskjærer den svarte barrieren. behandling. Derfor er femtosekund-lasermikro{15}}prosesseringsteknologi klar til å bli en viktig metode for å produsere gassfilmhull på termisk barrierebelagte{16}}turbinblader.
(2) Maskinering av filmkjølehull i forbrenningskammeret til flymotorer
Flammerøret er en hovedkomponent i flymotorens forbrenningskammer og en av de viktigste-varmebestandige delene. For å sikre at flammerøret fungerer stabilt og kontinuerlig under ekstremt høye-temperaturforhold, må det avkjøles. For tiden involverer en vanlig metode en kombinasjon av belegg og perforeringer. Bruk av laserbearbeiding med lang-puls kan forårsake defekter som beleggablasjon, sprut og kantflis, som i betydelig grad påvirker levetiden til flammerøret. For tiden kan bruk av pikosekunder-lasermaskinering produsere filmkjølehull uten store -delaminering eller avflassing på overflaten, og dimensjoner som oppfyller tekniske krav, som vist i figur 2 og 3.
(3) Maskinering av spesial-formede spor i flymotorer
Tetningsytelsen har en viktig innvirkning på ytelsen til flymotorer. De siste årene, med utviklingen av luftfartsindustrien, har motorytelsen blitt stadig bedre, og driftsforholdene har blitt stadig mer komplekse. Feil forårsaket av motortetningsfeil er økende, og disse problemene må raskt løses. Det er derfor foreslått nye krav til motortetningsteknologi. Fingerspisstetninger er en ny type enhet som kan brukes til å tette hovedlagerkammeret og luftstrømbanen til flymotorer. Maskinering av fingertuppforseglingskomponenter krever høy presisjon. Gjeldende mekanisk maskinering, maskinering med elektrisk utladning og lang-laserbearbeiding kan ikke løse problemer som forvrengning og deformasjon som genereres under prosessering. Femtosekundlasere sikrer imidlertid på grunn av sin ekstremt høye energitetthet og svært korte prosesseringstid høy effektivitet og presisjon i maskineringsprosessen. Ingen defekter som omstøpte lag, sprekker eller grader vises på fingertuppforseglingskomponenter, noe som gir en ny metode for å bearbeide spesial-formede spor i høypresisjons{10}}flymotordeler.
03
Konklusjoner og utsikter
Som en avansert materialbehandlings- og fabrikasjonsteknologi har ultrarask laserbehandling brede bruksmuligheter innen produksjon av romfartsmotorer. I den tekniske anvendelsen av ultrarask laserbehandling, bør forskjellige laserprosessparametere velges i henhold til materialegenskaper for å redusere prosesstrinn, forbedre prosesseringseffektiviteten og sikre nøyaktigheten av materialformingskvalitet og dimensjoner. Med utviklingen av ultrarask laserteknologi og forbedring av prosessoptimalisering, vil problemer som lav prosesseringseffektivitet og begrenset bearbeidbar tykkelse bli effektivt løst. Dessuten vil den doble-pulslaserbehandlingsteknologien, som kombinerer ultrarask laserbehandling med lang-pulslaserbehandling, være fremtidens retning for å forbedre kvalitet og effektivitet.
