Sendo o material preferido para os-componentes estruturais quentes de motores-aéreos, as superligas à base de-níquel apresentam desafios significativos para a preparação de furos de resfriamento de filme de alta-qualidade devido à sua alta dureza e resistência inerentes. A tecnologia de processamento a laser guiado por água mostrou um potencial considerável na fabricação de furos para resfriamento de filmes, mas sua aplicação em engenharia é limitada pela coordenação entre qualidade e eficiência do processamento. Para resolver esse problema, este estudo empregou um modo de acoplamento de luz-aquática multifoco para obter um acoplamento eficiente de um laser de alta potência-de 1.064 nm com um jato de água estável. Além disso, foi introduzida uma estratégia de perfuração de corte anular com múltiplas-passagens de dentro para fora, e os efeitos da energia de pulso único-do laser, velocidade de varredura e frequência de pulso na morfologia e precisão geométrica da superfície do micro-furo foram investigados usando o método de variável de controle. Com base nisso, micro-furos preparados sob parâmetros de processo otimizados foram analisados e verificados usando microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva. Os resultados indicam que a energia de-pulso único é o parâmetro principal para alcançar micro-buracos. Ao aumentar adequadamente a velocidade de varredura e a frequência de pulso, os efeitos de deposição de material fundido e acumulação térmica podem ser efetivamente mitigados, melhorando assim a morfologia da superfície e a precisão da usinagem dos micro-furos. Especificamente, quando a energia do pulso-único é definida como 0,8 mJ, a velocidade de varredura como 25 mm/s e a frequência do pulso como 300 kHz, microfuros-de alta-qualidade com um diâmetro de entrada de 820 μm e uma conicidade de 0,32 graus podem ser fabricados em cerca de 60 segundos. A microestrutura e a distribuição elementar dos micro-furos confirmam que o processamento a laser-guiado por água apresenta excelente desempenho na redução de camadas de reformulação, minimizando a zona-afetada pelo calor e mantendo a suavidade da parede do furo.
Palavras-chave: laser-guiado por água; liga à base-de níquel; furos de resfriamento de filme; corte anular de-passes múltiplos; mecanismo de processamentoComo o material preferido para os componentes estruturais-de extremidade quente dos motores-aéreos, as superligas-à base de níquel apresentam desafios significativos para a preparação de furos de resfriamento de filme de alta-qualidade devido à sua alta dureza e resistência inerentes. A tecnologia de processamento a laser guiado por água mostrou um potencial considerável na fabricação de furos para resfriamento de filmes, mas sua aplicação em engenharia é limitada pela coordenação entre qualidade e eficiência do processamento. Para resolver esse problema, este estudo empregou um modo de acoplamento de luz-aquática multifoco para obter um acoplamento eficiente de um laser de alta-potência de 1.064 nm com um jato de água estável. Além disso, uma estratégia de perfuração de corte anular multi-passagem de dentro para fora foi introduzida, e os efeitos da energia de pulso único-do laser, velocidade de varredura e frequência de pulso na morfologia da superfície do micro-furo e na precisão geométrica foram investigados usando o método de variável de controle. Com base nisso, micro-furos preparados sob parâmetros de processo otimizados foram analisados e verificados usando microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva. Os resultados indicam que a energia de-pulso único é o parâmetro chave para alcançar micro-furos. Ao aumentar adequadamente a velocidade de varredura e a frequência de pulso, os efeitos de deposição de material fundido e acumulação térmica podem ser efetivamente mitigados, melhorando assim a morfologia da superfície e a precisão da usinagem dos micro-furos. Especificamente, quando a energia do pulso-único é definida como 0,8 mJ, a velocidade de varredura como 25 mm/s e a frequência do pulso como 300 kHz, microfuros-de alta-qualidade com um diâmetro de entrada de 820 μm e uma conicidade de 0,32 graus podem ser fabricados em cerca de 60 segundos. A microestrutura e a distribuição elementar dos micro-furos confirmam que o processamento a laser-guiado por água apresenta excelente desempenho na redução de camadas de reformulação, minimizando a zona-afetada pelo calor e mantendo a suavidade da parede do furo.
Palavras-chave: laser-guiado por água; liga à base-de níquel; furos de resfriamento de filme; corte anular de-passes múltiplos; mecanismo de processamento
Este estudo explora o uso de laser guiado-por água com comprimento de onda de 1.064 nm para perfuração anular do Inconel 718. Ele elucida os mecanismos pelos quais os principais parâmetros do processo, como energia de pulso único, velocidade de varredura e frequência de pulso, afetam a morfologia e a precisão geométrica dos micro-furos. Com base nessas descobertas, é determinada a abordagem ideal para obter perfuração de alta-eficiência e alta{6}}precisão. As principais conclusões são resumidas a seguir: (1) A adoção de uma estratégia de perfuração a laser guiada por água-anular com múltiplas-passagens "de dentro para fora" pode aumentar o efeito de limpeza do jato de água no material fundido, reduzindo a zona-afetada pelo calor e o material fundido residual na superfície de entrada do micro-furo. (2) Ao processar micro-furos Inconel 718 com um laser guiado por água-de comprimento de onda de 1.064 nm, a combinação ideal de parâmetros de processo é: energia de pulso único de 0,8 mJ, velocidade de varredura de 20 mm/s e frequência de pulso de laser de 300 kHz. Sob essa configuração de parâmetro, microfuros-de alta-qualidade podem ser produzidos com um diâmetro de entrada de 822,7 µm, circularidade de 0,9893, conicidade de 0,32 graus e rugosidade superficial Sa inferior a 9,58 µm. (3) Com base nas características morfológicas seccionais de micro-furos processados por laser-guiado por água, a superfície do micro-furo pode ser dividida em quatro regiões distintas: zona de resolidificação, zona de protrusão, zona de depressão e zona de fratura. A zona de resolidificação e a zona de fratura representam respectivamente a morfologia única na entrada e saída do micro-furo. A zona de protrusão e a zona de depressão estão distribuídas ao longo de toda a parede do micro-furo, e seu mecanismo de formação está intimamente relacionado ao efeito fototérmico e às características rápidas de aquecimento e resfriamento durante o processamento a laser-guiado por água. (4) Observações da entrada, saída e perfil da parede do micro-furo revelam que o processamento a laser-guiado por água exibe excelente desempenho na redução da camada de reformulação e da zona-afetada pelo calor e na manutenção da limpeza da parede do furo. Essa tecnologia atenua efetivamente os efeitos térmicos e os danos de oxidação associados ao processamento convencional de laser de pulso longo-, alcançando assim uma usinagem de alta-qualidade e alta{47}}eficiência do Inconel 718.
