Nikelio -pagrindiniai superlydiniai, kaip pageidaujama medžiaga karštųjų-galų konstrukcijų komponentams aero-varikliuose, kelia didelių iššūkių ruošiant aukštos-kokybės plėvelės aušinimo angas dėl jiems būdingo didelio kietumo ir stiprumo. Vandens valdoma lazerinio apdorojimo technologija parodė didelį potencialą gaminant plėvelės aušinimo angas, tačiau jos inžinerinį pritaikymą riboja apdorojimo kokybės ir efektyvumo derinimas. Siekiant išspręsti šią problemą, šiame tyrime buvo naudojamas daugia{7}}fokusinis vandens-šviesos sujungimo režimas, siekiant efektyviai sujungti 1064 nm{10}}galios lazerį su stabilia vandens srove. Be to, buvo pristatyta kelių žingsnių žiedinio pjovimo iš vidaus į išorę strategija, o lazerio vieno impulso energijos, skenavimo greičio ir impulsų dažnio poveikis mikro-skylės paviršiaus morfologijai ir geometriniam tikslumui buvo tiriamas naudojant valdymo kintamąjį metodą. Remiantis tuo, mikro{16}}skylės, paruoštos pagal optimizuotus proceso parametrus, buvo analizuojamos ir patikrintos naudojant skenuojančią elektroninę mikroskopiją ir energijos dispersinę spektroskopiją. Rezultatai rodo, kad vieno{18}}impulso energija yra pagrindinis parametras norint pasiekti mikro{19}}skyles. Tinkamai padidinus nuskaitymo greitį ir impulsų dažnį, galima veiksmingai sušvelninti lydalo nusodinimo ir šiluminio kaupimosi poveikį, taip pagerinant paviršiaus morfologiją ir mikro{21}}skylių apdirbimo tikslumą. Tiksliau, kai vieno -impulso energija nustatyta į 0,8 mJ, nuskaitymo greitis – 25 mm/s, o impulsų dažnis – 300 kHz, per -kokybiškas mikro-angas, kurių įėjimo skersmuo yra 820 μm ir 0,32 laipsnio kūgis, gali būti pagaminta per maždaug 60 sekundės. Mikro-skylių mikrostruktūra ir elementų pasiskirstymas patvirtina, kad vandens-valdomas lazerinis apdorojimas puikiai sumažina perliejamus sluoksnius, sumažina karščio{35}}paveiktą zoną ir išlaiko skylės sienelės lygumą.
Raktiniai žodžiai: vandens{0}}valdomas lazeris; nikelio{1}}lydinys; plėvelės aušinimo angos; kelių-eilių žiedinis pjovimas; apdorojimo mechanizmas Kadangi nikelio -pagrindiniai superlydiniai yra tinkamiausia medžiaga aviacinių variklių karštųjų {{3}galų konstrukcijų komponentams, dėl didelio kietumo ir stiprumo kyla didelių iššūkių ruošiant aukštos-kokybės plėvelės aušinimo angas. Vandens valdoma lazerinio apdorojimo technologija parodė didelį potencialą gaminant plėvelės aušinimo angas, tačiau jos inžinerinį pritaikymą riboja apdorojimo kokybės ir efektyvumo derinimas. Siekiant išspręsti šią problemą, šiame tyrime buvo naudojamas kelių{10}}fokusavimo vandens-šviesos sujungimo režimas, siekiant efektyviai sujungti 1064 nm{13}}galios lazerį su stabilia vandens srove. Be to, buvo pristatyta kelių žingsnių žiedinio pjovimo iš vidaus į išorę strategija, o lazerio vieno impulso energijos, skenavimo greičio ir impulsų dažnio poveikis mikro-skylės paviršiaus morfologijai ir geometriniam tikslumui buvo ištirtas naudojant valdymo kintamąjį metodą. Remiantis tuo, mikro-skylės, paruoštos pagal optimizuotus proceso parametrus, buvo analizuojamos ir patikrintos naudojant skenuojančią elektronų mikroskopiją ir energijos dispersinę spektroskopiją. Rezultatai rodo, kad vieno-impulso energija yra pagrindinis parametras norint pasiekti mikro{22}angas. Tinkamai padidinus nuskaitymo greitį ir impulsų dažnį, galima veiksmingai sušvelninti lydalo nusodinimo ir šiluminio kaupimosi poveikį, taip pagerinant paviršiaus morfologiją ir mikro{24}}skylių apdirbimo tikslumą. Tiksliau, kai vieno -impulso energija nustatyta į 0,8 mJ, nuskaitymo greitis – 25 mm/s, o impulsų dažnis – iki 300 kHz, per{30}kokybiškas mikro{31}angas, kurių įėjimo skersmuo yra 820 μm, o kūgis – apie 0,32 laipsnio, galima padaryti per 60 sekundės. Mikro-skylių mikrostruktūra ir elementų pasiskirstymas patvirtina, kad vandens-valdomas lazerinis apdorojimas puikiai sumažina perliejamus sluoksnius, sumažina karščio{38}}paveiktą zoną ir išlaiko skylės sienelės lygumą.
Raktiniai žodžiai: vandens{0}}valdomas lazeris; nikelio{1}}lydinys; plėvelės aušinimo angos; kelių-eilių žiedinis pjovimas; apdorojimo mechanizmas
Šiame tyrime nagrinėjamas 1064 nm bangos ilgio vandens valdomo lazerio naudojimas žiediniam Inconel 718 gręžimui. Jame paaiškinami mechanizmai, kuriais pagrindiniai proceso parametrai, pvz., vieno impulso energija, skenavimo greitis ir impulsų dažnis, veikia mikro{3} skylių morfologiją ir geometrinį tikslumą. Remiantis šiomis išvadomis, nustatomas optimalus būdas pasiekti aukštą{5}}efektyvumą ir didelį{6}}tikslumą gręžti. Pagrindinės išvados apibendrinamos taip: (1) „Iš vidaus į išorę“ taikant daugialypį-žiedinį vandens{10}}laidų gręžimo lazeriu strategiją, galima sustiprinti vandens srovės šveitimo poveikį išlydytai medžiagai, sumažinant šilumos-paveiktą zoną ir likusį išlydytą paviršių mikroskylėje2}}. (2) Apdorojant Inconel 718 mikro{16} skyles 1064 nm bangos ilgio vandens{18}}valdomu lazeriu, optimalus proceso parametrų derinys yra: vieno impulso energija 0,8 mJ, nuskaitymo greitis 20 mm/s ir lazerio impulsų dažnis 300 kHz. Pagal šią parametro konfigūraciją galima sukurti aukštos-kokybės mikro-skyles, kurių įėjimo skersmuo yra 822,7 µm, apskritimas 0,9893, kūgis 0,32 laipsnio, o paviršiaus šiurkštumas Sa mažesnis nei 9,58 µm. (3) Remiantis vandeniu valdomu lazeriu apdorotų mikro-skylių pjūvių morfologinėmis charakteristikomis, mikro-skylės paviršių galima suskirstyti į keturias atskiras sritis: pakartotinio sukietėjimo zoną, išsikišimo zoną, įdubimo zoną ir lūžio zoną. Atnaujinimo zona ir lūžio zona atitinkamai atspindi unikalią morfologiją prie mikro-skylės įėjimo ir išėjimo. Iškyšos ir įdubimo zonos yra paskirstytos visoje mikro-skylės sienelėje, o jų susidarymo mechanizmas yra glaudžiai susijęs su fototerminiu efektu ir greito šildymo bei aušinimo charakteristikomis apdorojant vandeniu{38}}valdomu lazeriu. (4) Stebėjus mikro-angų įėjimo, išėjimo ir skylės sienelės profilius, matyti, kad vandens{42}}valdomas lazerinis apdorojimas puikiai sumažina pakartotinio liejimo sluoksnį ir šilumos{43}}paveiktą zoną bei palaiko skylės sienelės švarą. Ši technologija efektyviai sumažina terminį poveikį ir oksidacijos žalą, susijusią su įprastiniu ilgo{45}}impulsinio lazerio apdorojimu, todėl pasiekiamas aukštos{{46}kokybės ir didelio{47}}veiksmingumo Inconel 718 apdirbimas.
