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超快激光加工微孔的几何精度与表面质量研究

DOI：10.1016/j.optlastec.2019.105834 期刊：Optics & Laser Technology 出版年份：2020 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 薄膜冷却孔的几何精度和表面质量对涡轮叶片的冷却效率和疲劳寿命具有重要影响。本文研究了采用超快激光在单晶高温合金DD6平板试样上制备薄膜冷却孔的工艺。通过对比三种不同加工路径，发现同心圆扫描可获得最小的孔壁粗糙度，并应用于后续实验。分析了工艺参数对微孔几何精度和表面质量的影响，探讨了其物理机制。结果表明：在多个工艺参数中，焦点位置对微孔几何精度和表面质量影响最为显著；离焦加工（焦点平面位于加工表面上方）可获得更小的锥度、圆度和表面粗糙度。此外，除孔入口内壁附着一层凝固碎屑外，超快激光加工的微孔不存在再铸层、微裂纹或热影响区等其他缺陷。
作者： Zhanfei Zhang，Wenhu Wang，Ruisong Jiang，Xiaobing Zhang，Yifeng Xiong，Zhong Mao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用超快激光在单晶高温合金DD6平板试样上制备气膜冷却孔的工艺过程，重点关注激光加工路径和工艺参数对微孔几何精度与表面质量的影响。

研究成果

研究表明，同心圆扫描路径能为微孔提供最佳表面质量。焦点位置对几何精度和表面质量影响最为显著，正离焦距离可使锥度、圆度和表面粗糙度更小。超快激光加工的微孔除孔口存在凝固残渣外，未出现重铸层、微裂纹或热影响区等缺陷。研究建议采用较大平均功率、正离焦距离、较小扫描速度及较大扫描宽度，以获得更高精度和质量的微孔。

研究不足

该研究聚焦于超快激光加工镍基单晶高温合金DD6微孔的几何精度与表面质量。研究结论可能不直接适用于其他材料或激光加工工艺。研究发现扫描速度、吹气压力等部分工艺参数的影响可忽略，这为进一步优化指明了方向。

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