Fiind materialul preferat pentru componentele structurale-fierbinți ale motoarelor aero-, superaliajele pe bază de-nichel prezintă provocări semnificative pentru pregătirea orificiilor de răcire a peliculei de-înaltă calitate, datorită durității și rezistenței lor inerente ridicate. Tehnologia de procesare cu laser ghidată cu apă-a arătat un potențial considerabil în fabricarea orificiilor de răcire a filmului, dar aplicația sa de inginerie este limitată de coordonarea dintre calitatea procesării și eficiența. Pentru a rezolva această problemă, acest studiu a folosit un mod de cuplare a luminii cu mai multe-focalizare a apei-pentru a realiza o cuplare eficientă a unui laser de putere-înaltă de 1064 nm cu un jet de apă stabil. În plus, a fost introdusă o strategie de găurire cu tăiere inelară cu mai multe treceri din interior spre exterior, iar efectele energiei unui singur-impuls laser, viteza de scanare și frecvența pulsului asupra morfologiei suprafeței micro-găurii și preciziei geometrice au fost investigate folosind metoda variabilei de control. Pe baza acestui fapt, au fost analizate și verificate micro-găuri pregătite conform parametrilor optimizați ai procesului folosind microscopia electronică cu scanare și spectroscopie cu dispersie de energie. Rezultatele indică faptul că energia unui singur-impuls este parametrul cheie pentru realizarea prin micro-găuri. Prin creșterea corespunzătoare a vitezei de scanare și a frecvenței pulsului, depunerea topiturii și efectele de acumulare termică pot fi atenuate în mod eficient, îmbunătățind astfel morfologia suprafeței și precizia de prelucrare a micro-găurilor. Mai exact, atunci când energia unui singur-puls este setată la 0,8 mJ, viteza de scanare la 25 mm/s și frecvența pulsului la 300 kHz, micro-găuri de-înaltă calitate, cu un diametru de intrare de 820 μm și o conicitate de 0,32 grade pot fi fabricate în aproximativ 60 de secunde. Microstructura și distribuția elementară a micro-găurilor confirmă faptul că procesarea laser-dirijată de apă prezintă o performanță excelentă în reducerea straturilor reformate, minimizând zona afectată-de căldură și menținând netezimea pereților găurii.
Cuvinte cheie: laser-ghidat cu apă; aliaj pe bază de nichel; orificii de răcire a filmului; tăiere inelară cu mai multe treceri; Mecanismul de procesare Ca material preferat pentru componentele structurale-capitole fierbinți ale motoarelor aero-, superaliajele pe bază de-nichel prezintă provocări semnificative pentru pregătirea orificiilor de răcire a peliculei de-înaltă calitate, datorită durității și rezistenței lor inerente ridicate. Tehnologia de procesare cu laser ghidată de apă-a arătat un potențial considerabil în fabricarea orificiilor de răcire a filmului, dar aplicația sa de inginerie este limitată de coordonarea dintre calitatea procesării și eficiența. Pentru a rezolva această problemă, acest studiu a folosit un mod de cuplare a luminii cu mai multe-focalizare a apei-pentru a realiza o cuplare eficientă a unui laser de-putere mare de 1064 nm cu un jet de apă stabil. În plus, a fost introdusă o strategie de găurire cu tăiere inelară cu mai multe treceri din interior spre exterior, iar efectele energiei unui singur-impuls laser, viteza de scanare și frecvența pulsului asupra morfologiei suprafeței micro-găurii și preciziei geometrice au fost investigate folosind metoda variabilei de control. Pe baza acestui fapt, au fost analizate și verificate micro-găuri pregătite conform parametrilor optimizați ai procesului utilizând microscopia electronică cu scanare și spectroscopie cu dispersie de energie. Rezultatele indică faptul că energia unui singur-puls este parametrul cheie pentru realizarea prin micro-găuri. Prin creșterea corespunzătoare a vitezei de scanare și a frecvenței pulsului, depunerea topiturii și efectele de acumulare termică pot fi atenuate eficient, îmbunătățind astfel morfologia suprafeței și precizia de prelucrare a micro-găurilor. Mai exact, atunci când energia unui singur-puls este setată la 0,8 mJ, viteza de scanare la 25 mm/s și frecvența impulsului la 300 kHz, micro-găuri de-înaltă calitate, cu un diametru de intrare de 820 μm și o conicitate de 0,32 grade pot fi fabricate în aproximativ 60 de secunde. Microstructura și distribuția elementară a micro-găurilor confirmă faptul că procesarea laser-dirijată de apă prezintă o performanță excelentă în reducerea straturilor reformate, minimizând zona afectată-de căldură și menținând netezimea pereților găurii.
Cuvinte cheie: laser-ghidat cu apă; aliaj pe bază de nichel; orificii de răcire a filmului; tăiere inelară cu mai multe treceri; mecanism de procesare
Acest studiu explorează utilizarea laserului ghidat cu apă cu lungimea de undă de 1064 nm pentru forarea inelară a Inconel 718. Elucidează mecanismele prin care parametrii cheie ai procesului, cum ar fi energia unui singur impuls, viteza de scanare și frecvența pulsului, afectează morfologia și acuratețea geometrică a micro-găurilor. Pe baza acestor constatări, se determină abordarea optimă pentru a obține foraj de înaltă-eficiență și înaltă-precizie. Concluziile principale sunt rezumate după cum urmează: (1) Adoptarea unei strategii de foraj cu laser cu mai multe treceri -pasare inelară-cu ajutorul laserului poate îmbunătăți efectul de curățare al jetului de apă asupra materialului topit, reducând zona afectată de căldură-și materialul topit rezidual la suprafața micro{12}}orii de intrare. (2) Când se prelucrează micro-găuri Inconel 718 cu un laser ghidat cu apă- cu lungime de undă de 1064 nm, combinația optimă de parametri ai procesului este: energia unui singur impuls 0,8 mJ, viteza de scanare 20 mm/s și frecvența impulsului laser 300 kHz. În cadrul acestei configurații de parametri, pot fi produse micro-găuri de înaltă calitate cu un diametru de intrare de 822,7 µm, circularitate de 0,9893, conicitate de 0,32 grade și rugozitate a suprafeței Sa mai mică de 9,58 µm. (3) Pe baza caracteristicilor morfologiei secționale ale micro-găurilor procesate de laser-ghidat cu apă, suprafața micro{-găurii poate fi împărțită în patru regiuni distincte: zonă de resolidificare, zonă de proeminență, zonă de depresiune și zonă de fractură. Zona de resolidificare și respectiv zona de fractură reprezintă morfologia unică la intrarea și ieșirea din micro-găuri. Zona de proeminență și zona de depresiune sunt distribuite de-a lungul întregului perete al micro-găurii, iar mecanismul lor de formare este strâns legat de efectul fototermic și de caracteristicile rapide de încălzire și răcire în timpul procesării laser-ghidate cu apă. (4) Observațiile asupra profilului de intrare, de ieșire și de perete a micro-găurii arată că procesarea laser-dirijată de apă prezintă performanțe excelente în reducerea stratului de turnare și a zonei afectate de căldură-și menținerea curățeniei peretelui găurii. Această tehnologie atenuează în mod eficient efectele termice și daunele de oxidare asociate procesării convenționale cu laser cu impulsuri lungi, obținând astfel prelucrarea Inconel 718 de înaltă calitate și eficiență{47}}înaltă.
