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航空零部件

燃燒室及其襯墊鉆孔與切割

激光制造網通訊員 來源:廣東星之球2011-08-01 我要評論(0 )   

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      渦輪發(fā)動機提供非??煽康膭恿?,可用作航空發(fā)動機和動力源。它們用高鎳和高鈷合金制作以便能夠耐高溫,從第一級壓縮機出來的冷空氣對它進行冷 卻,使其具有更好的性能和更長的壽命。這一過程被稱為表層冷卻。鉆一些與表面成很小角度的孔,通過孔將冷空氣導入風扇和葉片的中心。激光能夠有效完成這些 鉆孔。

 

    

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      通常,像鉻鎳鐵合金,耐鹽酸鎳基合金,MARM和Haynes這樣的合金要求孔直徑為大約400µm 到 900µm,而大部分的孔是在500-600µm之間。即使是用陶瓷隔熱涂層(TBC),也能用激光器在與表面成15度角的情況下,在這些合金上鉆孔。

 

     激光鉆孔有兩種方式。大部分是用沖擊鉆。將激光器的焦點設置好,這樣就可以鉆出直徑準確的孔,而且發(fā)出的激光脈沖在鉆孔時不會移動。對于大于 0.9mm的孔就需要用環(huán)鉆,環(huán)鉆時先產生一個靜態(tài)的穿透孔,然后光速移動實現(xiàn)切割成孔。這使激光器能鉆出翼型和其他形狀的孔。沖擊鉆是最快的方法,但是 會產生更大的直徑公差,一般是+/- 50µm,并且重鑄層比環(huán)鉆也要厚。環(huán)鉆鉆孔公差一般為沖擊鉆的一半,或更小。用沖擊鉆在3mm厚的航空用合金上鉆500µm直徑的孔需要的時間大約為 0.5秒,用環(huán)鉆所需時間大約為2.5秒。

 

     因為圓圓柱體上的孔是對稱的,所以采用了“飛行鉆孔”的特殊的沖擊鉆加工。以恒速轉動部件,向系統(tǒng)反饋回編碼器信息,連續(xù)在每個孔位置啟動激光 器脈沖,這樣系統(tǒng)可以以高速完成鉆孔。如果在沖擊鉆孔時需要多脈沖,工件會旋轉多次,系統(tǒng)在和前一個孔同樣的位置產生脈沖進行鉆孔。

 

       鉆孔質量取決于孔直徑公差,孔壁重鑄層厚度,重鑄層滲透到母材的裂縫,及孔氣流速度。大部分合金的重鑄層厚度應小于100um,而環(huán)鉆技術要求 小于30µm。直徑公差通常是鉆孔尺寸的基本標準。簡單的銷規(guī)測試能夠幫助設置加工參數(shù)。一般孔的尺寸精確度是由元件的氣流要求決定的。渦輪發(fā)動機的氣流 量有限,設計者為每個發(fā)動機設置氣流范圍??妆诘闹罔T層和微裂紋是和激光器參數(shù)的設置對應的??妆诘腻F度和平行度也是過程設置的一部分。選擇正確的光束直 徑和透鏡焦距來配合激光鉆孔的深度。

 

激光鉆孔要求激光器有很高的峰值功率和良好的光束質量。大多數(shù)高質量的激光鉆孔要求至少10KW的峰值功率,更大直徑或更深穿透性的鉆孔對峰值 功率的要求還要更高。激光器諧振器的設計和特殊鉆孔任務的優(yōu)化系統(tǒng)在標準焊接激光器的基礎上改善了光束質量。通過透鏡傳輸?shù)募す夤馐3至斯馐|量,使長 焦距透鏡用于最小角度的快速鉆孔加工。在更薄元件上鉆孔可以采用光纖傳輸?shù)募す馄?。激光鉆孔系統(tǒng)技術可以將鉆孔激光器與透鏡傳輸或光纖傳輸相結合。

 

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