En tant que matériau privilégié pour les composants structurels de l'extrémité chaude des-moteurs d'avion, les superalliages à base de nickel-présentent des défis importants pour la préparation de trous de refroidissement de film de haute-qualité en raison de leur dureté et de leur résistance élevées inhérentes. La technologie de traitement laser guidé par l'eau a montré un potentiel considérable dans la fabrication de trous de refroidissement de films, mais son application technique est limitée par la coordination entre la qualité et l'efficacité du traitement. Pour résoudre ce problème, cette étude a utilisé un mode de couplage multi-de la lumière de l'eau-pour obtenir un couplage efficace d'un laser haute puissance de 1 064 nm-avec un jet d'eau stable. De plus, une stratégie de perçage par coupe annulaire multi-passes de l'intérieur vers l'extérieur a été introduite, et les effets de l'énergie d'impulsion unique du laser-, de la vitesse de balayage et de la fréquence d'impulsion sur la morphologie de la surface du micro-trou et la précision géométrique ont été étudiés à l'aide de la méthode des variables de contrôle. Sur cette base, des micro-trous préparés selon des paramètres de processus optimisés ont été analysés et vérifiés à l'aide de la microscopie électronique à balayage et de la spectroscopie à dispersion d'énergie. Les résultats indiquent que l'énergie d'une impulsion unique-est le paramètre clé pour parvenir à travers des micro-trous. En augmentant de manière appropriée la vitesse de balayage et la fréquence d'impulsion, les effets de dépôt de matière fondue et d'accumulation thermique peuvent être efficacement atténués, améliorant ainsi la morphologie de surface et la précision d'usinage des micro-trous. Plus précisément, lorsque l'énergie d'impulsion unique-est réglée sur 0,8 mJ, la vitesse de balayage sur 25 mm/s et la fréquence d'impulsion sur 300 kHz, des microtrous-de haute qualité-avec un diamètre d'entrée de 820 μm et une conicité de 0,32 degrés peuvent être fabriqués en 60 secondes environ. La microstructure et la distribution élémentaire des micro-trous confirment que le traitement laser guidé par l'eau-présente d'excellentes performances pour réduire les couches de refonte, minimiser la zone affectée par la chaleur-et maintenir la douceur de la paroi du trou.
Mots clés : laser-guidé par l'eau ; alliage à base de nickel- ; trous de refroidissement du film ; coupe annulaire multi-passes ; mécanisme de traitementEn tant que matériau préféré pour les composants structurels chauds des-moteurs d'avion, les superalliages à base de nickel-présentent des défis importants pour la préparation de trous de refroidissement de film de haute-qualité en raison de leur dureté et de leur résistance inhérentes élevées. La technologie de traitement laser guidé par l'eau a montré un potentiel considérable dans la fabrication de trous de refroidissement de films, mais son application technique est limitée par la coordination entre la qualité et l'efficacité du traitement. Pour résoudre ce problème, cette étude a utilisé un mode de couplage multi-de la lumière de l'eau-pour obtenir un couplage efficace d'un laser haute puissance de 1 064 nm-avec un jet d'eau stable. De plus, une stratégie de perçage par coupe annulaire multi-passes de l'intérieur vers l'extérieur a été introduite, et les effets de l'énergie d'impulsion unique du laser-, de la vitesse de balayage et de la fréquence d'impulsion sur la morphologie de la surface du micro-trou et la précision géométrique ont été étudiés à l'aide de la méthode des variables de contrôle. Sur cette base, des micro-trous préparés selon des paramètres de processus optimisés ont été analysés et vérifiés à l'aide de la microscopie électronique à balayage et de la spectroscopie à dispersion d'énergie. Les résultats indiquent que l'énergie d'une impulsion unique-est le paramètre clé pour parvenir à travers des micro-trous. En augmentant de manière appropriée la vitesse de balayage et la fréquence d'impulsion, les effets de dépôt en fusion et d'accumulation thermique peuvent être efficacement atténués, améliorant ainsi la morphologie de surface et la précision d'usinage des micro-trous. Plus précisément, lorsque l'énergie d'impulsion unique-est réglée sur 0,8 mJ, la vitesse de balayage sur 25 mm/s et la fréquence d'impulsion sur 300 kHz, des microtrous-de qualité-avec un diamètre d'entrée de 820 μm et une conicité de 0,32 degrés peuvent être fabriqués en 60 secondes environ. La microstructure et la distribution élémentaire des micro-trous confirment que le traitement laser guidé par l'eau-présente d'excellentes performances pour réduire les couches de refonte, minimiser la zone affectée par la chaleur-et maintenir la douceur de la paroi du trou.
Mots clés : laser-guidé par l'eau ; alliage à base de nickel- ; trous de refroidissement du film ; coupe annulaire multi-passes ; mécanisme de traitement
Cette étude explore l'utilisation d'un laser guidé par l'eau-d'une longueur d'onde de 1 064 nm pour le forage annulaire de l'Inconel 718. Elle élucide les mécanismes par lesquels les paramètres clés du processus tels que l'énergie d'une impulsion unique, la vitesse de balayage et la fréquence d'impulsion affectent la morphologie et la précision géométrique des micro-trous. Sur la base de ces résultats, l'approche optimale pour obtenir un forage à haute-efficacité et haute-précision est déterminée. Les principales conclusions sont résumées comme suit : (1) L'adoption d'une stratégie de forage laser annulaire guidé par eau-multi-passes "de l'intérieur vers l'extérieur" peut améliorer l'effet de récurage du jet d'eau sur le matériau fondu, réduisant ainsi la zone affectée par la chaleur-et le matériau fondu résiduel à la surface d'entrée du micro-trou. (2) Lors du traitement des micro-trous d'Inconel 718 avec un laser guidé par l'eau-d'une longueur d'onde de 1 064 nm, la combinaison optimale de paramètres de processus est : énergie d'impulsion unique de 0,8 mJ, vitesse de balayage de 20 mm/s et fréquence d'impulsion laser de 300 kHz. Dans cette configuration de paramètres, des micro-trous de haute qualité peuvent être produits avec un diamètre d'entrée de 822,7 µm, une circularité de 0,9893, une conicité de 0,32 degrés et une rugosité de surface Sa inférieure à 9,58 µm. (3) Sur la base des caractéristiques morphologiques en coupe des micro-trous traités par laser guidé par l'eau-, la surface du micro-trou peut être divisée en quatre régions distinctes : zone de resolidification, zone de saillie, zone de dépression et zone de fracture. La zone de resolidification et la zone de fracture représentent respectivement la morphologie unique à l'entrée et à la sortie du micro-trou. La zone de saillie et la zone de dépression sont réparties sur toute la paroi du micro-trou, et leur mécanisme de formation est étroitement lié à l'effet photothermique et aux caractéristiques de chauffage et de refroidissement rapides pendant le traitement laser guidé par l'eau-. (4) Les observations de l'entrée, de la sortie et du profil de la paroi du trou du micro-trou révèlent que le traitement laser guidé par l'eau-présente d'excellentes performances pour réduire la couche de refonte et la zone affectée par la chaleur-et maintenir la propreté de la paroi du trou. Cette technologie atténue efficacement les effets thermiques et les dommages d'oxydation associés au traitement laser à impulsion longue - conventionnel, permettant ainsi d'obtenir un usinage de haute -qualité et haute -efficacité de l'Inconel 718.
