激光电解组合加工带热障涂层深微气膜冷却孔工艺研究

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随着科学技术不断发展以及工业生产的需要,深微孔在航空航天、武器、医疗器械和汽车等领域都有着广泛的应用。尤其是针对带热障涂层气膜冷却孔深微孔的加工,常用的电解加工无法加工非导电陶瓷材料,激光加工微孔存在再铸层和微裂纹,以及加工高质量深微孔对激光器设备要求过高等问题;开展激光电解组合加工技术对带热障涂层镍基合金深微孔加工的研究。本文的主要研究内容如下:首先,提出了一种激光电解组合加工带热障涂层材料深微孔的新方法。针对热障涂层微孔加工,采用紫外纳秒脉冲激光旋切加工陶瓷涂层;在工件相同加工位置采用电解微细加工高温合金的深微孔,蚀除激光加工微孔时产生的再铸层。其次,对激光与材料作用过程机理以及电解蚀除金属材料的理论基础进行研究,在搭建的激光电解微细加工平台上,确定激光电解组合加工试验方案。对带热障涂层的高温合金分别进行激光微孔加工陶瓷涂层与电解加工高温合金深微孔的正交试验。最后针对非导电陶瓷材料的微孔加工,利用纳秒紫外激光光热作用旋切加工的方式,进行加工参数对激光加工微孔入口圆度以及侧面间隙评价标准的影响程度对比分析及优化。针对涂覆热障涂层高温合金材料的深微孔加工,在激光旋切加工陶瓷涂层微孔的工件相同加工位置,利用电解加工进行高温合金的深微孔加工试验,进行加工参数对电解加工深微孔出口圆度、侧面间隙及锥度等评价标准的影响程度对比分析及优化。验证了组合加工带热障涂层深微孔的可行性。选择优化的激光电解组合加工参数进行试验验证,孔的出入口圆度、侧面间隙(加工精度±0.05mm)以及锥度等均达到加工要求。
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