皮秒激光气膜孔加工的工艺研究和质量分析
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)
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。