Superzlitine na osnovi niklja kot prednostni material za strukturne-komponente vročega konca letalskih-motorjev predstavljajo velik izziv za pripravo visoko-kakovostnih filmskih hladilnih lukenj zaradi svoje inherentne visoke trdote in trdnosti. Tehnologija laserske-vodene obdelave je pokazala velik potencial pri izdelavi lukenj za filmsko hlajenje, vendar je njena inženirska uporaba omejena z usklajevanjem med kakovostjo in učinkovitostjo obdelave. Da bi rešili to težavo, je ta študija uporabila več{7}}način spajanja vodne-svetlobe, da bi dosegla učinkovito spajanje 1064 nm visoko{10}}zmogljivega laserja s stabilnim vodnim curkom. Poleg tega je bila uvedena več{12}}strategija vrtanja z obročastim rezanjem z več prehodi od znotraj navzven, z uporabo metode kontrolne spremenljivke pa so bili raziskani učinki energije laserskega-impulza, hitrosti skeniranja in frekvence pulza na morfologijo površine mikro{14}}luknje in geometrijsko natančnost. Na podlagi tega so bile mikro-luknje, pripravljene z optimiziranimi procesnimi parametri, analizirane in preverjene z uporabo vrstične elektronske mikroskopije in energijsko disperzivne spektroskopije. Rezultati kažejo, da je ena-energija impulza ključni parameter za doseganje mikro-lukenj. Z ustreznim povečanjem hitrosti skeniranja in frekvence impulzov je mogoče učinkovito ublažiti učinke taline in akumulacije toplote, s čimer se izboljša morfologija površine in natančnost obdelave mikro-lukenj. Natančneje, ko je energija posameznega-impulza nastavljena na 0,8 mJ, hitrost skeniranja na 25 mm/s in frekvenca impulza na 300 kHz, je mogoče visoko{27}}kakovostne mikro-luknje z vstopnim premerom 820 μm in konusom 0,32 stopinje izdelati v približno 60 sekundah. Mikrostruktura in elementarna porazdelitev mikro-luknjic potrjujeta, da-vodena laserska obdelava kaže odlično učinkovitost pri zmanjševanju prelitih plasti, zmanjševanju toplotno-prizadetega območja in ohranjanju gladkosti sten lukenj.
Ključne besede: vodni-vodeni laser; zlitina na osnovi-niklja; luknje za hlajenje filma; obročasto rezanje z več- prehodi; mehanizem obdelave Kot prednostni material za strukturne komponente vročih-konov letalskih-motorjev predstavljajo superzlitine na osnovi niklja- velik izziv za pripravo visoko-kakovostnih filmskih hladilnih lukenj zaradi svoje inherentne visoke trdote in trdnosti. Tehnologija laserske-vodene obdelave je pokazala velik potencial pri izdelavi lukenj za filmsko hlajenje, vendar je njena inženirska uporaba omejena z usklajevanjem med kakovostjo in učinkovitostjo obdelave. Da bi rešili to težavo, je ta študija uporabila več{10}}način spajanja vodne-svetlobe, da bi dosegli učinkovito spajanje 1064 nm visoko{13}}zmogljivega laserja s stabilnim vodnim curkom. Poleg tega je bila uvedena več{15}}strategija vrtanja z obročastim rezanjem z več prehodi od znotraj navzven, z uporabo metode kontrolne spremenljivke pa so bili raziskani učinki energije laserskega-impulza, hitrosti skeniranja in frekvence pulza na morfologijo površine mikro{17}}luknje in geometrijsko natančnost. Na podlagi tega so bile mikro-luknje, pripravljene z optimiziranimi procesnimi parametri, analizirane in preverjene z uporabo vrstične elektronske mikroskopije in energijsko disperzivne spektroskopije. Rezultati kažejo, da je energija enega-impulza ključni parameter za doseganje mikro-lukenj. Z ustreznim povečanjem hitrosti skeniranja in frekvence impulzov je mogoče učinkovito ublažiti učinke taline in akumulacije toplote, s čimer se izboljša morfologija površine in natančnost obdelave mikro-lukenj. Natančneje, ko je energija posameznega-impulza nastavljena na 0,8 mJ, hitrost skeniranja na 25 mm/s in frekvenca impulza na 300 kHz, je mogoče visoko{30}}kakovostne mikro-luknje z vstopnim premerom 820 μm in konusom 0,32 stopinje izdelati v približno 60 sekundah. Mikrostruktura in elementarna porazdelitev mikro-luknjic potrjujeta, da-vodena laserska obdelava izkazuje odlično učinkovitost pri zmanjševanju prelitih plasti, zmanjševanju toplotno-prizadetega območja in ohranjanju gladkosti sten lukenj.
Ključne besede: vodni-vodeni laser; zlitina na osnovi-niklja; luknje za hlajenje filma; obročasto rezanje z več- prehodi; mehanizem obdelave
Ta študija raziskuje uporabo vodenega-laserja z valovno dolžino 1064 nm za obročasto vrtanje Inconel 718. Pojasnjuje mehanizme, s katerimi ključni procesni parametri, kot so energija posameznega impulza, hitrost skeniranja in frekvenca impulza, vplivajo na morfologijo in geometrijsko natančnost mikro-lukenj. Na podlagi teh ugotovitev je določen optimalen pristop za doseganje visoke-učinkovitosti in visoke-natančnosti vrtanja. Glavni zaključki so povzeti na naslednji način: (1) Sprejetje strategije vrtanja z več-obročastim vodnim{10}}vodenim laserskim vrtanjem »od znotraj navzven« lahko poveča čistilni učinek vodnega curka na staljeni material, zmanjša območje-vpliva toplote in ostanke staljenega materiala na vstopni površini mikro-luknje. (2) Pri obdelavi mikro-lukenj Inconel 718 z vodno-vodenim laserjem z valovno dolžino 1064 nm je optimalna kombinacija procesnih parametrov: energija posameznega impulza 0,8 mJ, hitrost skeniranja 20 mm/s in frekvenca laserskega impulza 300 kHz. Pod to konfiguracijo parametrov je mogoče izdelati visoko{23}}mikro-luknje z vstopnim premerom 822,7 µm, krožnostjo 0,9893, koničnostjo 0,32 stopinje in površinsko hrapavostjo Sa manj kot 9,58 µm. (3) Na podlagi sekcijskih morfoloških značilnosti mikro-luknjic, obdelanih z vodno-vodenim laserjem, lahko površino mikro-luknje razdelimo na štiri ločene regije: cono ponovnega strjevanja, cono štrline, cono depresije in cono zloma. Cona ponovnega strjevanja oziroma cona zloma predstavljata edinstveno morfologijo na vhodu in izhodu iz mikro-luknje. Območje štrline in območje vdolbine sta razporejeni vzdolž celotne stene mikro-luknje, njun mehanizem oblikovanja pa je tesno povezan s fototermalnim učinkom ter značilnostmi hitrega segrevanja in hlajenja med lasersko{-vodeno obdelavo. (4) Opazovanja vstopa, izstopa in profila stene mikro{41}}luknje razkrivajo, da-vodena laserska obdelava kaže odlično učinkovitost pri zmanjševanju plasti prelivanja in toplotno-prizadetega območja ter ohranjanju čistoče stene luknje. Ta tehnologija učinkovito blaži toplotne učinke in oksidacijske poškodbe, povezane z običajno dolgo{45}}pulzno lasersko obdelavo, s čimer doseže visoko-kakovost in visoko{47}}učinkovito obdelavo Inconela 718.
