[发明专利]一种基于皮秒激光辅助加工的气膜冷却孔制备工艺

摘要

一种基于皮秒激光辅助加工的气膜冷却孔制备工艺，用超快激光预先在陶瓷层上加工一个与气膜冷却孔倾斜方向相反并成一定夹角的小孔，再用毫秒激光加工气膜冷却孔，预先用皮秒激光在涡轮叶片陶瓷层上加工一个小孔，用皮秒激光加工后的小孔改变了孔前沿尖锐的形状，使得小孔变得圆滑光整，避免了凸起现象的产生，这样在加工涡轮叶片基体过程中，更加有利于液态金属的熔化喷射出去而不造成陶瓷层和涡轮叶片基体之间的分层开裂等缺陷。

主权项

一种基于皮秒激光辅助加工的气膜冷却孔制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)用皮秒激光预先在涡轮叶片陶瓷层上加工一个与气膜冷却孔倾斜方向相反并成90°～100°夹角的小孔，以去除气膜冷却孔前沿尖锐部分，具体为：①将带热障涂层的涡轮叶片固定在皮秒激光和毫秒激光设备的共用工作台上，调节皮秒激光光路使其皮秒激光的焦点位于涡轮叶片预打孔位置处，根据气膜冷却孔的倾斜角度调整皮秒激光束的倾斜角度，使加工出的小孔(7)与气膜冷却孔(8)方向相反并成90°～100°的夹角；②调节皮秒激光参数为：皮秒激光的脉冲频率为40～50KHz，皮秒激光的脉冲宽度为10ps～20ps，皮秒激光的平均功率1.5～2J，打开皮秒激光器，在涡轮叶片陶瓷层上加工小孔；2)用毫秒激光加工气膜冷却孔，具体为；①保持涡轮叶片的位置不变，改用毫秒激光进行加工，将毫秒激光的光斑定位到预加工气膜冷却孔位置处，根据气膜冷却孔的倾斜角度调节毫秒激光头的倾斜角度，使毫秒激光头的倾斜角度与气膜冷却孔的倾斜角度相同；②调节毫秒激光参数：毫秒激光的峰值功率为14～16KW，毫秒激光的脉冲宽度为0.3～0.6ms，毫秒激光的重复频率为20～30HZ，施加辅助气体并调节压力为0.3～0.5MPa，用毫秒激光直冲式打孔方法加工气膜冷却孔直到孔成型。