Com a material preferit per als components estructurals-calents dels motors-aeronàutics, els superaliatges-basats de níquel presenten reptes importants per a la preparació de forats de refrigeració de pel·lícules d'alta-qualitat a causa de la seva gran duresa i resistència inherents. La tecnologia de processament làser guiat per aigua-ha demostrat un potencial considerable en la fabricació de forats de refrigeració de pel·lícules, però la seva aplicació d'enginyeria està limitada per la coordinació entre la qualitat i l'eficiència del processament. Per solucionar aquest problema, aquest estudi va utilitzar un mode d'acoblament de llum multi-aigua-per aconseguir un acoblament eficient d'un làser d'alta potència-de 1064 nm amb un raig d'aigua estable. A més, es va introduir una estratègia de perforació de tall anular de múltiples passades des de dins cap a fora i es van investigar els efectes de l'energia d'un pols-làser, la velocitat d'escaneig i la freqüència del pols sobre la morfologia de la superfície del micro-forat i la precisió geomètrica mitjançant el mètode de la variable de control. A partir d'això, es van analitzar i verificar micro-forats preparats amb paràmetres de procés optimitzats mitjançant microscòpia electrònica d'escaneig i espectroscòpia dispersiva d'energia. Els resultats indiquen que l'energia d'un pols-únic és el paràmetre clau per aconseguir els micro-forats. Augmentant adequadament la velocitat d'escaneig i la freqüència del pols, es poden mitigar eficaçment la deposició de la fosa i els efectes d'acumulació tèrmica, millorant així la morfologia superficial i la precisió de mecanitzat dels micro-forats. Concretament, quan l'energia d'un pols-únic s'estableix a 0,8 mJ, la velocitat d'escaneig a 25 mm/s i la freqüència de pols a 300 kHz, es poden fabricar micro-forats d'alta-qualitat amb un diàmetre d'entrada de 820 μm i una conicitat de 0,32 graus en uns 60 segons. La microestructura i la distribució elemental dels micro-forats confirmen que el processament làser-guiat per aigua presenta un rendiment excel·lent a l'hora de reduir les capes de refusat, minimitzant la zona afectada per la calor-i mantenint la suavitat de la paret del forat.
Paraules clau: làser-guiat per aigua; aliatge-a base de níquel; forats de refrigeració de pel·lícules; tall anular de múltiples-passes; Mecanisme de processament Com a material preferit per als components estructurals-calents dels motors-aeronàutics, els superaliatges-de níquel presenten reptes importants per a la preparació de forats de refrigeració de pel·lícules d'alta-qualitat a causa de la seva gran duresa i resistència inherents. La tecnologia de processament làser guiat per aigua-ha mostrat un potencial considerable en la fabricació de forats de refrigeració de pel·lícules, però la seva aplicació d'enginyeria està limitada per la coordinació entre la qualitat i l'eficiència del processament. Per solucionar aquest problema, aquest estudi va utilitzar un mode d'acoblament de llum d'aigua-multifocal per aconseguir l'acoblament eficient d'un làser de potència-de 1064 nm amb un raig d'aigua estable. A més, es va introduir una estratègia de perforació de tall anular de múltiples passades des de dins cap a fora i es van investigar els efectes de l'energia d'un pols-làser, la velocitat d'escaneig i la freqüència del pols sobre la morfologia de la superfície del micro-forat i la precisió geomètrica mitjançant el mètode de la variable de control. A partir d'això, es van analitzar i verificar micro-forats preparats amb paràmetres de procés optimitzats mitjançant microscòpia electrònica d'escaneig i espectroscòpia dispersiva d'energia. Els resultats indiquen que l'energia d'un pols-únic és el paràmetre clau per aconseguir els micro-forats. Augmentant adequadament la velocitat d'escaneig i la freqüència del pols, es poden mitigar eficaçment la deposició de la fosa i els efectes d'acumulació tèrmica, millorant així la morfologia superficial i la precisió de mecanitzat dels micro-forats. Concretament, quan l'energia d'un pols-únic s'estableix a 0,8 mJ, la velocitat d'escaneig a 25 mm/s i la freqüència de pols a 300 kHz, es poden fabricar micro-forats d'alta-qualitat amb un diàmetre d'entrada de 820 μm i una conicitat de 0,32 graus en uns 60 segons. La microestructura i la distribució elemental dels micro-forats confirmen que el processament làser-guiat per aigua presenta un rendiment excel·lent a l'hora de reduir les capes de refusat, minimitzar la zona afectada-de calor i mantenir la suavitat de la paret del forat.
Paraules clau: làser-guiat per aigua; aliatge-a base de níquel; forats de refrigeració de pel·lícules; tall anular de múltiples-passes; mecanisme de processament
Aquest estudi explora l'ús de làser guiat per aigua-de longitud d'ona de 1064 nm per a la perforació anular d'Inconel 718. Aclareix els mecanismes pels quals els paràmetres clau del procés, com ara l'energia d'un pols únic, la velocitat d'escaneig i la freqüència del pols, afecten la morfologia i la precisió geomètrica dels micro-forats. A partir d'aquestes troballes, es determina l'enfocament òptim per aconseguir una perforació d'alta-eficiència i alta-precisió. Les principals conclusions es resumeixen de la següent manera: (1) L'adopció d'una estratègia de perforació làser guiada amb aigua anular-de l'interior a l'exterior de múltiples passades pot millorar l'efecte de fregat del raig d'aigua sobre el material fos, reduint la zona afectada per la calor-i el material fos residual a la superfície de la micro-entrada. (2) Quan es processen micro-forats Inconel 718 amb un làser guiat per aigua- de longitud d'ona de 1064 nm, la combinació òptima de paràmetres de procés és: energia d'un pols únic 0,8 mJ, velocitat d'escaneig 20 mm/s i freqüència de pols làser 300 kHz. Amb aquesta configuració de paràmetres, es poden produir micro--forats d'alta qualitat amb un diàmetre d'entrada de 822,7 µm, una circularitat de 0,9893, una conicitat de 0,32 graus i una rugositat superficial Sa inferior a 9,58 µm. (3) A partir de les característiques de la morfologia de la secció dels micro-forats processats per làser-guiat per aigua, la superfície del micro-forat es pot dividir en quatre regions diferents: zona de resolidificació, zona de protuberància, zona de depressió i zona de fractura. La zona de resolidificació i la zona de fractura representen respectivament la morfologia única a l'entrada i a la sortida del micro-forat. La zona de protuberància i la zona de depressió es distribueixen al llarg de tota la paret del micro-forat, i el seu mecanisme de formació està estretament relacionat amb l'efecte fototèrmic i les característiques d'escalfament i refredament ràpid durant el processament làser-guiat per aigua. (4) Les observacions de l'entrada, la sortida i el perfil de la paret del micro-forat revelen que el processament làser-guiat per aigua presenta un rendiment excel·lent a l'hora de reduir la capa de refós i la zona afectada per la calor- i mantenir la neteja de la paret del forat. Aquesta tecnologia mitiga eficaçment els efectes tèrmics i els danys d'oxidació associats amb el processament làser de pols llarg-convencional, aconseguint així un mecanitzat d'alta-qualitat i alta-eficiència de l'Inconel 718.
