當(dāng)前的鉆孔方式主要使用了燈泵浦Nd:YAG激光器,
掃地機這種技術(shù)用于航空產(chǎn)業(yè)中鉆特殊外形的孔已有數(shù)十年。然而,再生層的趨勢使得形成特定規(guī)格孔狀變得越來越難。套鉆是另一種燃燒室鉆孔方式,它比較慢,但是零件的表面會有更多呈現(xiàn)一致性的孔,同時活動特征非常好,又能避免像沖擊鉆那樣泛起返工的情況。
當(dāng)代航天產(chǎn)業(yè)中,渦輪發(fā)念頭的制造過程中通常需要鉆出數(shù)目多達成千上萬的孔。這些由超耐熱不銹鋼制成的器件表面籠蓋著若干層熱障涂層(TBC)材料。
盡管燈泵浦Nd:YAG激光是主流的鉆孔方式而且在航空領(lǐng)域應(yīng)用已有數(shù)十年,但光纖激光器的泛起已經(jīng)在航空產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域相關(guān)應(yīng)用方面引起了足夠的正視。此外,一些特殊零件例如燃燒室設(shè)計需要更高的切屑要求。與此同時,激光脈沖寬度一般從600微秒到1毫秒,伴隨的峰值功率為10-20kW。
當(dāng)使用沖擊鉆時,需要多重脈沖來鉆孔,掃地機通常需要額外的脈沖用來保證穿破和孔口外形。如今的鉆孔技術(shù)還知足不了引擎制造在貿(mào)易和軍事方面的需求,光纖激光器的泛起彌補了這個不足且使鉆孔工藝水平得到進步。對于鉆一個燃燒器來說,脈沖變化的數(shù)目要求5-7個之間,取決于實際厚度。
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一些孔要求脈沖功率為20焦耳,這一限度的脈沖重復(fù)率為10pps。這些孔的直徑從0.1″到0.25″,厚度超過5″,切入角從30°到小于10°。操縱中必需留意,假如孔之間距離太小了,熱量蘊蓄太多很輕易使熱障涂層分開。這些激光的脈沖持續(xù)時間可以更長并產(chǎn)生更快的鉆孔速度。在套鉆過程中,激光的脈沖峰值一般定在一個較短的脈沖寬度,這樣激光加工才能實現(xiàn)更高的重復(fù)率。
沖擊鉆孔所用的Nd:YAG激光器一般均勻功率是200W,其峰值功率可達到20kW。實際上,在動態(tài)鉆孔過程中,燃燒室要求7個回轉(zhuǎn)來完成鉆孔,以減少加熱和防止分層。這些孔被鉆成不同的外形、厚度和大小,分散在渦輪發(fā)念頭的葉片、螺旋槳、汽缸、燃燒室中,從而用來給各種器件散熱。通過將激光聚焦從而得到所需要的孔狀(沖擊鉆)或者通過切屑圓孔的方式(套鉆)來得到不同大小外形的孔。