北美LASERDYNE SYSTEMS一家從事激光加工公司的技術(shù)主管表示,激光加工發(fā)動機葉片冷卻成形孔與電火花加工相比不僅加工速度快,而且制造過程靈活性更強,是較經(jīng)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(jīng)濟性好。但是其生產(chǎn)周期長,孔角度和位置變量不易控制,返工率高。此外,發(fā)動機渦輪部件采用熱障涂層后也致使電火花加工不能使用。熱障涂層由各種成份組成,大部分無導(dǎo)電性。而電火花加工則需要材料具有導(dǎo)電性。因此,激光鉆熱障涂層零件孔成為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。第一個激光源用于成形校準(zhǔn)孔。這束激光理想特征是具有高脈沖能量(45焦耳),脈沖重復(fù)頻率在200Hz量級以及高亮度(束質(zhì)量)。采用Nd:YAG激光器時,參數(shù)選擇如下:
200mm 焦距鏡頭
1 毫秒脈沖寬度
180 瓦功率
12 Hz脈沖頻率
這些參數(shù)一般會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
第二束激光源用于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沖(微米或幾十納秒),低功率和高頻率(kHz)激光器加工。這種激光器會慢慢融化熱障涂層和金屬,其加工參數(shù)類似于激光打標(biāo)記時所用參數(shù)。
從上述加工過程可以看出,第二個激光源去除材料的過程較慢,相對于第一束激光很快的成形校準(zhǔn)孔的過程來說,使雙束激光加工效率受到限制,而且從設(shè)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(chǎn)生鉆孔所需的高能量較長脈沖,以及加工孔擴散部分的較短、較高頻和低功率脈沖,從而避免使用雙激光源所帶來的上述弊端。此外,他們還介紹了使用雙信息處理器和LASERDYNE CylPerf應(yīng)用程序,對激光加工路徑進行編程和計算,從而提高加工效率。
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