Som det foretrukne materialet for de varme-konstruksjonskomponentene til fly-motorer, utgjør nikkel-baserte superlegeringer betydelige utfordringer for klargjøring av filmkjølehull av høy-kvalitet på grunn av deres iboende høye hardhet og styrke. Vann-veiledet laserbehandlingsteknologi har vist et betydelig potensial i produksjonen av filmkjølehull, men dens tekniske anvendelse er begrenset av koordineringen mellom prosesskvalitet og effektivitet. For å løse dette problemet brukte denne studien en multi-vann--lyskoblingsmodus for å oppnå effektiv kobling av en 1064 nm høy-effektlaser med en stabil vannstråle. I tillegg ble det introdusert en flerpass ringformet skjæreborestrategi fra innsiden og ut, og effekten av laserenkel-pulsenergi, skanningshastighet og pulsfrekvens på mikro-overflatemorfologien og geometrisk nøyaktighet ble undersøkt ved hjelp av kontrollvariabelmetoden. Basert på dette ble mikro-hull utarbeidet under optimaliserte prosessparametere analysert og verifisert ved hjelp av skanningelektronmikroskopi og energidispergerende spektroskopi. Resultatene indikerer at enkelt-pulsenergi er nøkkelparameteren for å oppnå gjennom mikro-hull. Ved å øke skannehastigheten og pulsfrekvensen på en passende måte, kan smelteavsetning og termiske akkumuleringseffekter dempes effektivt, og dermed forbedre overflatemorfologien og maskineringsnøyaktigheten til mikrohullene.{21} Nærmere bestemt, når enkelt-pulsenergien er satt til 0,8 mJ, skannehastigheten til 25 mm/s og pulsfrekvensen til 300 kHz, kan mikrohull av høy-kvalitet- med en inngangsdiameter på 820 μm og en avsmalning på 0,32 grader lages i omtrent 60 sekunder. Mikrostrukturen og elementfordelingen til mikro-hullene bekrefter at vann-veiledet laserbehandling viser utmerket ytelse når det gjelder å redusere omstøpte lag, minimere den varme-berørte sonen og opprettholde hullveggens glatthet.
Nøkkelord: vann-guidet laser; nikkel-basert legering; film kjølehull; multi-ringformet skjæring; prosesseringsmekanismeSom det foretrukne materialet for de varme-konstruksjonskomponentene til fly-motorer, utgjør nikkel-baserte superlegeringer betydelige utfordringer for fremstilling av filmkjølehull av høy-kvalitet på grunn av deres iboende høye hardhet og styrke. Vann-veiledet laserbehandlingsteknologi har vist et betydelig potensiale i produksjonen av filmkjølehull, men dens tekniske anvendelse er begrenset av koordineringen mellom prosesskvalitet og effektivitet. For å løse dette problemet brukte denne studien en multi-vann--lyskoblingsmodus for å oppnå effektiv kobling av en 1064 nm høy-effektlaser med en stabil vannstråle. I tillegg ble det introdusert en flerpass ringformet skjæreborestrategi fra innsiden og ut, og effekten av laserenkel-pulsenergi, skanningshastighet og pulsfrekvens på mikro-hullets overflatemorfologi og geometriske nøyaktighet ble undersøkt ved hjelp av kontrollvariabelmetoden. Basert på dette ble mikro-hull utarbeidet under optimaliserte prosessparametere analysert og verifisert ved hjelp av skanningelektronmikroskopi og energidispergerende spektroskopi. Resultatene indikerer at enkelt-pulsenergi er nøkkelparameteren for å oppnå gjennom mikro-hull. Ved å øke skannehastigheten og pulsfrekvensen på en passende måte, kan smelteavsetning og termiske akkumuleringseffekter dempes effektivt, og dermed forbedre overflatemorfologien og maskineringsnøyaktigheten til mikrohullene. Nærmere bestemt, når enkelt-pulsenergien er satt til 0,8 mJ, skannehastigheten til 25 mm/s, og pulsfrekvensen til 300 kHz, kan mikrohull av høy-kvalitet- med en inngangsdiameter på 820 μm og en konus på 0,32 grader fabrikeres i omtrent 60 sekunder. Mikrostrukturen og elementfordelingen til mikro-hullene bekrefter at vann-veiledet laserbehandling viser utmerket ytelse når det gjelder å redusere omstøpte lag, minimere den varme-berørte sonen og opprettholde hullveggens glatthet.
Nøkkelord: vann-guidet laser; nikkel-basert legering; film kjølehull; multi-ringformet skjæring; prosesseringsmekanisme
Denne studien utforsker bruken av 1064 nm bølgelengde vann-laser for ringformet boring av Inconel 718. Den belyser mekanismene som nøkkelprosessparametere som enkeltpulsenergi, skanningshastighet og pulsfrekvens påvirker morfologien og geometriske nøyaktigheten til mikro{{3}. Basert på disse funnene bestemmes den optimale tilnærmingen for å oppnå høy-effektivitet og høy-presisjonsboring. Hovedkonklusjonene er oppsummert som følger: (1) Ved å ta i bruk en «fra innsiden til utsiden» fler-ringformet vann-veiledet laserborestrategi kan forbedre skureeffekten av vannstrålen på smeltet materiale, redusere den varme-berørte sonen og gjenværende smeltet materiale ved mikrohullets inngangsoverflate.{{12} (2) Ved behandling av Inconel 718 mikro-hull med en 1064 nm bølgelengde vann-veiledet laser, er den optimale kombinasjonen av prosessparametere: enkeltpulsenergi 0,8 mJ, skannehastighet 20 mm/s og laserpulsfrekvens 300 kHz. Under denne parameterkonfigurasjonen kan mikro-hull av høy-kvalitet produseres med en inngangsdiameter på 822,7 µm, sirkularitet på 0,9893, avsmalning på 0,32 grader og overflateruhet Sa mindre enn 9,58 µm. (3) Basert på seksjonsmorfologikarakteristikkene til mikro-hull behandlet av vann-styrt laser, kan overflaten av mikro-hullet deles inn i fire distinkte regioner: gjenstørkningssone, fremspringssone, depresjonssone og bruddsone. Gjenstørkningssonen og bruddsonen representerer henholdsvis den unike morfologien ved inngangen og utgangen av mikro-hullet. Fremspringssonen og depresjonssonen er fordelt langs hele mikro-hullsveggen, og deres formasjonsmekanisme er nært knyttet til den fototermiske effekten og raske oppvarmings- og avkjølingsegenskaper under den vannstyrte-laserbehandlingen. (4) Observasjoner av mikro-inngang, utgang og hullveggprofil avslører at vann-veiledet laserbehandling viser utmerket ytelse når det gjelder å redusere det omstøpte laget og den varme-påvirkede sonen og opprettholde rensligheten av hullveggene. Denne teknologien reduserer effektivt de termiske effektene og oksidasjonsskadene forbundet med konvensjonell lang-pulslaserbehandling, og oppnår dermed høy-kvalitet og høy-effektiv maskinering av Inconel 718.
