Kao poželjan materijal za toplo{0}}konstruktivne komponente aero-motora, superlegure na bazi nikla- predstavljaju značajne izazove za pripremu visoko-kvalitetnih otvora za hlađenje filma zbog svoje inherentne visoke tvrdoće i čvrstoće. Tehnologija laserske obrade{5}}vođene vodom pokazala je značajan potencijal u proizvodnji otvora za hlađenje filma, ali je njena inženjerska primjena ograničena koordinacijom između kvaliteta obrade i efikasnosti. Da bi se riješio ovaj problem, ova studija je koristila više{7}}fokus vodene-svjetlosti način spajanja kako bi se postiglo efikasno spajanje lasera velike snage od 1064 nm{10} sa stabilnim vodenim mlazom. Osim toga, uvedena je strategija višeprolaznog prstenastog sečenja iznutra prema van, a efekti laserske energije pojedinačnog-impulsa, brzine skeniranja i frekvencije impulsa na morfologiju površine mikro{14}}i geometrijsku tačnost su istraženi metodom kontrolne varijable. Na osnovu toga, mikro{16}}otvore pripremljene prema optimiziranim parametrima procesa analizirane su i verificirane pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije i spektroskopije disperzije energije. Rezultati pokazuju da je energija jednog{18}}pulsa ključni parametar za postizanje kroz mikro{19}}rupe. Odgovarajućim povećanjem brzine skeniranja i frekvencije impulsa, efekti taloženja taline i akumulacije topline mogu se efikasno ublažiti, čime se poboljšava morfologija površine i preciznost obrade mikro-otvora. Konkretno, kada je energija pojedinačnog-pulsa postavljena na 0,8 mJ, brzina skeniranja na 25 mm/s, a frekvencija impulsa na 300 kHz, visoko{27}}kvalitetne mikro- rupe sa ulaznim prečnikom od 820 μm i konusom od 0,32 stepena mogu se izraditi za oko 60 sekundi. Mikrostruktura i elementarna distribucija mikro-otvora potvrđuju da laserska obrada-vođena vodom pokazuje odlične performanse u smanjenju prerađenih slojeva, minimiziranju zone -pod utjecajem topline i održavanju glatkoće stijenke rupe.
Ključne riječi:{0}}vodeni laser; legura na bazi nikla-; otvori za hlađenje filma; više-prolazno kružno sečenje; mehanizam obrade Kao poželjan materijal za vruće-konstruktivne komponente aero-motora, superlegure na bazi nikla- predstavljaju značajne izazove za pripremu visoko-kvalitetnih otvora za hlađenje filma zbog svoje inherentne visoke tvrdoće i čvrstoće. Tehnologija laserske obrade{8}}vođena vodom pokazala je značajan potencijal u proizvodnji otvora za hlađenje filma, ali je njena inženjerska primjena ograničena koordinacijom između kvaliteta obrade i efikasnosti. Kako bi se riješio ovaj problem, ova studija je koristila više-fokus vodene{11}}svjetlo modifikacije kako bi se postiglo efikasno spajanje lasera velike snage 1064 nm{13}}sa stabilnim vodenim mlazom. Osim toga, uvedena je strategija višeprohodnog prstenastog sečenja iznutra prema van, a efekti laserske energije pojedinačnog-impulsa, brzine skeniranja i frekvencije impulsa na morfologiju površine mikro{17}}i geometrijsku tačnost su istraženi metodom kontrolne varijable. Na osnovu toga, mikro{19}}otvore pripremljene prema optimiziranim parametrima procesa analizirane su i verificirane pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije i spektroskopije disperzije energije. Rezultati pokazuju da je energija jednog-pulsa ključni parametar za postizanje kroz mikro{22}}rupe. Odgovarajućim povećanjem brzine skeniranja i frekvencije impulsa, efekti taloženja taline i akumulacije topline mogu se efikasno ublažiti, čime se poboljšava morfologija površine i preciznost obrade mikro-otvora. Konkretno, kada je energija pojedinačnog-pulsa postavljena na 0,8 mJ, brzina skeniranja na 25 mm/s, a frekvencija impulsa na 300 kHz, visoko{30}}kvalitetne mikro- rupe sa ulaznim promjerom od 820 μm i konusom od 0,32 stepena mogu se izraditi za oko 60 sekundi. Mikrostruktura i elementarna distribucija mikro-rupa potvrđuju da laserska obrada-vođena vodom pokazuje odlične performanse u smanjenju prerađenih slojeva, minimiziranju zone{38}zahvaćene toplinom i održavanju glatkoće stijenke rupe.
Ključne riječi:{0}}vodeni laser; legura na bazi nikla-; otvori za hlađenje filma; više-prolazno kružno sečenje; mehanizam obrade
Ova studija istražuje korištenje vode-vođenog lasera talasne dužine 1064 nm za prstenasto bušenje Inconela 718. Ona razjašnjava mehanizme pomoću kojih ključni parametri procesa kao što su energija pojedinačnog impulsa, brzina skeniranja i frekvencija impulsa utiču na morfologiju i geometrijsku tačnost mikro{{3}. Na osnovu ovih nalaza utvrđuje se optimalni pristup za postizanje visoke{5}}efikasnosti i visoke{6}}preciznosti bušenja. Glavni zaključci su sažeti na sljedeći način: (1) Usvajanje strategije laserskog bušenja sa više prolaza "iznutra prema van" s više prolaza prstenastom vodom- može poboljšati učinak ribanja vodenog mlaza na rastopljeni materijal, smanjujući zonu{11}}zahvaćenu toplinom i zaostali rastopljeni materijal2} na ulaznoj mikrorupi{1} površine.} (2) Prilikom obrade Inconel 718 mikro-rupa vodenim-laserom talasne dužine 1064 nm, optimalna kombinacija parametara procesa je: energija jednog impulsa 0,8 mJ, brzina skeniranja 20 mm/s i frekvencija laserskog impulsa 300 kHz. Pod ovom konfiguracijom parametara, visoko{23}}kvalitetne mikro- rupe se mogu proizvesti sa ulaznim prečnikom od 822,7 µm, kružnošću od 0,9893, konusom od 0,32 stepena i hrapavostom površine Sa manjom od 9,58 µm. (3) Na osnovu karakteristika morfologije presjeka mikro-rupa obrađenih laserom navođenim vodom-, površina mikro{33}}otvora može se podijeliti u četiri različita regiona: zona ponovnog učvršćivanja, zona izbočenja, zona depresije i zona loma. Zona ponovnog učvršćivanja i zona loma respektivno predstavljaju jedinstvenu morfologiju na ulazu i izlazu mikro-otvora. Zona ispupčenja i zona depresije raspoređene su duž cijelog zida mikro-otvora, a njihov mehanizam formiranja je usko povezan sa fototermalnim efektom i karakteristikama brzog zagrijavanja i hlađenja tokom laserske obrade{38}}vođene vodom. (4) Posmatranja mikro-ulaza, izlaza i profila zida rupe otkrivaju da laserska obrada{42}}vođena vodom pokazuje odlične performanse u smanjenju sloja prelivenog sloja i zone zahvaćene toplinom{43}}i održavanju čistoće zida rupe. Ova tehnologija efikasno ublažava termalne efekte i oksidaciona oštećenja povezana sa konvencionalnom obradom dugog{45}impulsnog lasera, čime se postiže visok-kvalitetni i-efikasnost obrade Inconel 718.
