Ως προτιμώμενο υλικό για τα θερμά δομικά εξαρτήματα-αεροκινητήρων-αεροκινητήρων, τα υπερκράματα με βάση το νικέλιο-παρουσιάζουν σημαντικές προκλήσεις για την προετοιμασία οπών ψύξης μεμβράνης υψηλής-ποιότητας λόγω της εγγενούς υψηλής σκληρότητας και αντοχής τους. Η τεχνολογία επεξεργασίας λέιζερ με καθοδήγηση-ύδατος έχει δείξει σημαντικές δυνατότητες στην κατασκευή οπών ψύξης μεμβράνης, αλλά η μηχανική της εφαρμογή περιορίζεται από το συντονισμό μεταξύ ποιότητας και απόδοσης επεξεργασίας. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε μια λειτουργία σύζευξης νερού-πολλαπλής εστίασης-για την επίτευξη αποτελεσματικής σύζευξης ενός λέιζερ ισχύος 1064 nm{10}}με σταθερό πίδακα νερού. Επιπλέον, εισήχθη μια στρατηγική γεώτρησης με δακτυλιοειδή κοπή πολλαπλών διελεύσεων από μέσα προς τα έξω και διερευνήθηκαν τα αποτελέσματα της ενέργειας ενός παλμού λέιζερ, της ταχύτητας σάρωσης και της συχνότητας παλμού στη μορφολογία και τη γεωμετρική ακρίβεια της επιφάνειας της μικρο{{14}οπής χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της μεταβλητής ελέγχου. Με βάση αυτό, αναλύθηκαν και επαληθεύτηκαν μικρο{16}οπές που παρασκευάστηκαν με βελτιστοποιημένες παραμέτρους διεργασίας χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και φασματοσκοπία διασποράς ενέργειας. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η ενέργεια ενός παλμού{18}είναι η βασική παράμετρος για την επίτευξη μέσω μικρο{19}}οπών. Με την κατάλληλη αύξηση της ταχύτητας σάρωσης και της συχνότητας παλμών, τα αποτελέσματα της εναπόθεσης τήγματος και της θερμικής συσσώρευσης μπορούν να μετριαστούν αποτελεσματικά, βελτιώνοντας έτσι τη μορφολογία της επιφάνειας και την ακρίβεια μηχανικής επεξεργασίας των μικρο{21}}οπών. Συγκεκριμένα, όταν η ενιαία-ενέργεια παλμού έχει ρυθμιστεί στα 0,8 mJ, η ταχύτητα σάρωσης στα 25 mm/s και η συχνότητα παλμού στα 300 kHz, οπές μικρο- υψηλής ποιότητας με διάμετρο εισόδου 820 μm και κωνικότητα 0,32 δευτερολέπτων σε περίπου 0 μοίρες μπορούν να κατασκευαστούν με ύφασμα. Η μικροδομή και η στοιχειακή κατανομή των μικρο-οπών επιβεβαιώνουν ότι η επεξεργασία λέιζερ με καθοδήγηση-ύδατος παρουσιάζει εξαιρετική απόδοση στη μείωση των στρώσεων αναδιατύπωσης, στην ελαχιστοποίηση της ζώνης-που επηρεάζεται από τη θερμότητα και στη διατήρηση της ομαλότητας του τοιχώματος της οπής.
Λέξεις-κλειδιά: νερό-καθοδηγούμενο λέιζερ. κράμα με βάση το νικέλιο-. τρύπες ψύξης μεμβράνης. πολυ-δακτυλιοειδής κοπή. μηχανισμός επεξεργασίας Ως το προτιμώμενο υλικό για τα θερμά δομικά εξαρτήματα των κινητήρων αεροναυτιλίας{-με βάση το νικέλιο-παρουσιάζουν σημαντικές προκλήσεις για την προετοιμασία οπών ψύξης μεμβράνης υψηλής-ποιότητας λόγω της εγγενούς υψηλής σκληρότητας και αντοχής τους. Η τεχνολογία επεξεργασίας λέιζερ καθοδηγούμενης με νερό-έχει δείξει σημαντικές δυνατότητες στην κατασκευή οπών ψύξης μεμβράνης, αλλά η μηχανική της εφαρμογή περιορίζεται από το συντονισμό μεταξύ ποιότητας επεξεργασίας και απόδοσης. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε μια λειτουργία σύζευξης νερού{11}}πολλαπλής εστίασης{11}}για την επίτευξη αποτελεσματικής σύζευξης ενός λέιζερ ισχύος 1064 nm{13}}με σταθερό πίδακα νερού. Επιπλέον, εισήχθη μια στρατηγική γεώτρησης με δακτυλιοειδή κοπή πολλαπλών διελεύσεων από μέσα προς τα έξω και διερευνήθηκαν τα αποτελέσματα της ενέργειας ενός παλμού λέιζερ, της ταχύτητας σάρωσης και της συχνότητας παλμού στη μορφολογία και τη γεωμετρική ακρίβεια της επιφάνειας της μικρο{{17}οπής χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της μεταβλητής ελέγχου. Με βάση αυτό, οι μικρο{19}}οπές που παρασκευάστηκαν με βελτιστοποιημένες παραμέτρους διεργασίας αναλύθηκαν και επαληθεύτηκαν χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και φασματοσκοπία διασποράς ενέργειας. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η ενιαία-ενέργεια παλμού είναι η βασική παράμετρος για την επίτευξη μέσω μικρο-οπών. Με την κατάλληλη αύξηση της ταχύτητας σάρωσης και της συχνότητας παλμών, τα αποτελέσματα της εναπόθεσης τήγματος και της θερμικής συσσώρευσης μπορούν να μετριαστούν αποτελεσματικά, βελτιώνοντας έτσι τη μορφολογία της επιφάνειας και την ακρίβεια μηχανικής επεξεργασίας των μικρο{24}}οπών. Συγκεκριμένα, όταν η ενέργεια ενός-παλμού έχει ρυθμιστεί στα 0,8 mJ, η ταχύτητα σάρωσης στα 25 mm/s και η συχνότητα παλμού στα 300 kHz, μπορούν να κατασκευαστούν οπές υψηλής ποιότητας μικρο-με διάμετρο εισόδου 820 μm και κωνικότητα 0,32 δευτερολέπτων σε περίπου 6 μοίρες. Η μικροδομή και η στοιχειακή κατανομή των μικρο-οπών επιβεβαιώνουν ότι η επεξεργασία λέιζερ με καθοδήγηση-ύδατος παρουσιάζει εξαιρετική απόδοση στη μείωση των στρώσεων αναδιατύπωσης, στην ελαχιστοποίηση της επηρεαζόμενης ζώνης-της θερμότητας και στη διατήρηση της ομαλότητας του τοιχώματος της οπής.
Λέξεις-κλειδιά: νερό-καθοδηγούμενο λέιζερ. κράμα με βάση το νικέλιο-. τρύπες ψύξης μεμβράνης. πολυ-δακτυλιοειδής κοπή. μηχανισμός επεξεργασίας
Αυτή η μελέτη διερευνά τη χρήση 1064 nm μήκους κύματος νερού-καθοδηγούμενου λέιζερ για δακτυλιοειδή διάτρηση του Inconel 718. Αποσαφηνίζει τους μηχανισμούς με τους οποίους βασικές παράμετροι διεργασίας όπως η ενέργεια ενός παλμού, η ταχύτητα σάρωσης και η συχνότητα παλμού επηρεάζουν τη μορφολογία και τη γεωμετρική ακρίβεια των μικρών{3}. Με βάση αυτά τα ευρήματα, καθορίζεται η βέλτιστη προσέγγιση για την επίτευξη γεώτρησης υψηλής-απόδοσης και υψηλής-ακρίβειας. Τα κύρια συμπεράσματα συνοψίζονται ως εξής: (1) Η υιοθέτηση μιας στρατηγικής γεώτρησης λέιζερ καθοδηγούμενου λέιζερ "από μέσα προς τα έξω" πολλαπλών-πολλαπλών διελεύσεων μπορεί να ενισχύσει την επίδραση καθαρισμού του πίδακα νερού στο λιωμένο υλικό, μειώνοντας τη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα{11}και την υπολειμματική επιφάνεια λειωμένου υλικού{2}} στην μικροτρύπα. (2) Κατά την επεξεργασία οπών Inconel 718 μικρο-με κατευθυνόμενο λέιζερ μήκους κύματος 1064 nm νερού-, ο βέλτιστος συνδυασμός παραμέτρων διεργασίας είναι: ενέργεια ενός παλμού 0,8 mJ, ταχύτητα σάρωσης 20 mm/s και συχνότητα παλμού λέιζερ 300 kHz. Κάτω από αυτήν τη διαμόρφωση παραμέτρων, μπορούν να παραχθούν-μικρο-οπές υψηλής ποιότητας με διάμετρο εισόδου 822,7 μm, κυκλικότητα 0,9893, κωνικότητα 0,32 μοίρες και τραχύτητα επιφάνειας Sa μικρότερη από 9,58 μm. (3) Με βάση τα χαρακτηριστικά μορφολογίας τομής των μικρο-οπών που επεξεργάζονται με λέιζερ καθοδήγησης νερού, η επιφάνεια της μικρο-τρύπας μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις διακριτές περιοχές: ζώνη επαναστερεοποίησης, ζώνη προεξοχής, ζώνη κατάθλιψης και ζώνη θραύσης. Η ζώνη επαναστερεοποίησης και η ζώνη θραύσης αντιπροσωπεύουν αντίστοιχα τη μοναδική μορφολογία στην είσοδο και την έξοδο της μικρο{35}}οπής. Η ζώνη προεξοχής και η ζώνη κατάθλιψης κατανέμονται κατά μήκος ολόκληρου του τοιχώματος της μικρο-οπής και ο μηχανισμός σχηματισμού τους σχετίζεται στενά με το φωτοθερμικό φαινόμενο και τα χαρακτηριστικά ταχείας θέρμανσης και ψύξης κατά την επεξεργασία λέιζερ καθοδηγούμενη από το νερό. (4) Οι παρατηρήσεις της μικρο-εισόδου, εξόδου και προφίλ τοιχώματος οπής αποκαλύπτουν ότι η επεξεργασία λέιζερ με καθοδήγηση{42}}ύδατος παρουσιάζει εξαιρετική απόδοση στη μείωση του στρώματος αναδιατύπωσης και της θερμότητας{43}που επηρεάζεται από τη ζώνη και στη διατήρηση της καθαρότητας του τοίχου της οπής. Αυτή η τεχνολογία μετριάζει αποτελεσματικά τις θερμικές επιδράσεις και τις βλάβες από την οξείδωση που σχετίζονται με τη συμβατική επεξεργασία παλμικού λέιζερ μακράς διάρκειας, επιτυγχάνοντας έτσι την κατεργασία υψηλής ποιότητας και υψηλής απόδοσης του Inconel 718.
