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軍工航天新聞

經濟性更強的發動機葉片冷卻孔激光加工方法

星之球激光 來源:國防科技信息網2012-05-29 我要評論(0 )   

北美LASERDYNE SYSTEMS一家從(cong) 事激光加工公司的技術主管表示,激光加工發動機葉片冷卻成形孔與(yu) 電火花加工相比不僅(jin) 加工速度快,而且製造過程靈活性更強,是較經濟性的加工...

 

北美LASERDYNE SYSTEMS一家從(cong) 事激光加工公司的技術主管表示,激光加工發動機葉片冷卻成形孔與(yu) 電火花加工相比不僅(jin) 加工速度快,而且製造過程靈活性更強,是較經濟性的加工方法。

電火花加工采用成形電極,電極采用銅條很容易成形,經濟性好。但是其生產(chan) 周期長,孔角度和位置變量不易控製,返工率高。此外,發動機渦輪部件采用熱障塗層後也致使電火花加工不能使用。熱障塗層由各種成份組成,大部分無導電性。而電火花加工則需要材料具有導電性。因此,激光鑽熱障塗層零件孔成為(wei) 廣泛接受的加工方法。

該公司研究了雙激光源加工葉片成形孔的方法。第一個(ge) 激光源用於(yu) 成形校準孔。這束激光理想特征是具有高脈衝(chong) 能量(45焦耳),脈衝(chong) 重複頻率在200Hz量級以及高亮度(束質量)。采用Nd:YAG激光器時,參數選擇如下:

200mm 焦距鏡頭

1 毫秒脈衝(chong) 寬度

180 瓦功率

12 Hz脈衝(chong) 頻率

這些參數一般會(hui) 使激光束聚焦在直徑0.015 英寸(0.38 mm)上,且峰值功率密度達1.25 x 107瓦/cm2

第二束激光源用於(yu) 融化或去除微米厚度的材料,形成孔的擴散部分。這部分一般采用短脈衝(chong) (微米或幾十納秒),低功率和高頻率(kHz)激光器加工。這種激光器會(hui) 慢慢融化熱障塗層和金屬,其加工參數類似於(yu) 激光打標記時所用參數。

從(cong) 上述加工過程可以看出,第二個(ge) 激光源去除材料的過程較慢,相對於(yu) 第一束激光很快的成形校準孔的過程來說,使雙束激光加工效率受到限製,而且從(cong) 設備投資角度來說也較大。

北美LASERDYNE SYSTEMS公司介紹了一種CONVERGENT LASERS CL50k激光器,可同時產(chan) 生鑽孔所需的高能量較長脈衝(chong) ,以及加工孔擴散部分的較短、較高頻和低功率脈衝(chong) ,從(cong) 而避免使用雙激光源所帶來的上述弊端。此外,他們(men) 還介紹了使用雙信息處理器和LASERDYNE CylPerf應用程序,對激光加工路徑進行編程和計算,從(cong) 而提高加工效率。

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