皮秒激光气膜孔加工的工艺研究和质量分析

作     者：樊雪 董子晖 张庆伟 李楠 杨上陆 

作者机构：中国科学院上海光学精密机械研究所激光智能制造技术研发中心 中国科学院大学材料与光电研究中心 莱斯特大学 温州大学机电工程学院 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2023YFB4605503) 2022年度上海前瞻创新研究院项目(22xtcx00500) 浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划(2022C01026) 

主　　题：超快光学 皮秒激光 镍基高温合金 气膜孔 工艺优化 

摘      要：超快激光具有“冷加工特性和不受加工材料限制，被认为是实现涡轮叶片气膜孔超精密加工的新途径。本文选用第二代镍基单晶高温合金IC10，通过控制变量法研究皮秒激光加工参数与气膜孔加工质量的关联性，探索皮秒激光制孔的最优工艺。结果表明，单脉冲能量和重复频率决定了孔径、圆度和锥度；加工次数和扫描速度主要影响的是激光对材料的烧蚀效率。以在IC10试样上加工孔径0.6mm，孔深1mm的气膜孔为例，皮秒激光加工最佳的工艺参数组合是脉冲能量120μJ，重复频率63k Hz，加工次数400次，扫描速度40mm/s，加工后气膜孔入口孔径为0.725mm，出口孔径为0.515mm，孔圆度较优化前提升了0.02，孔锥度减小了3°-4°且气膜孔内壁无明显的重熔层或氧化层。