激光扫描加工图形控制模型的研究

针对激光扫描加工中存在固有图形畸变的情况,提出了DEA(dual-ends approch)控制模型。由于该模型不仅考虑了透镜焦距f、激光入射角θ、振镜偏转角和光学镜组之间的距离,而且还考虑了透镜中心厚度、透镜曲面曲率半径以及透镜介质折射率,因此提高了激光扫描加工系统的加工精度,减小了加工误差。同时利用VC++6.0编制了一个对话框程序,对传统fθ控制模型和DEA控制模型进行了分析比较,结果显示,DEA控制模型能正确表达所设计的加工图形,其精度高于fθ图形控制模型。

热障涂层水助激光扫描加工试验

为了提升涡轮发动机的整体性能和可靠性,需要在带热障涂层(TBC)的单晶高温合金涡轮叶片上制备大量气膜冷却孔,激光加工是实现“先涂层后打孔”的优势加工手段。采用水助激光扫描加工方法,通过正交试验和单因素试验研究了各因素对TBC损伤程度和TBC材料去除率的影响关系,试验结果表明对涂层剥落损伤的影响程度由大到小依次为光斑重叠率、激光重复频率、激光器电流和水泵电压,当光斑重叠率为98%、激光重复频率为50kHz、激光器电流为38A、水泵电压为14V时,可以避免TBC水助激光加工出现剥落损伤;对TBC材料去除率的影响程度由大到小依次为激光器电流、激光重复频率、水泵电压和光斑重叠率,当优选激光器电流为38A、激光重复频率为15kHz、水泵电压为14V、光斑重叠率为80%时,TBC材料去除效率最高。分析了TBC水助激光加工涂层剥落损伤的形成原因是热应力和等离子体力学冲击共同作用的结果,同时水助激光加工产生的气泡空蚀会导致加工区域周边涂层颜色变白,影响范围约为59.5μm,空蚀去除厚度约2.7μm。以上研究为带热障涂层单晶高温合金涡轮叶片气膜孔水助激光高效低损伤加工提供了技术支撑。

基于DEA控制模型的LSM系统软件设计

LSM系统DEA控制模型采用计算端点和设计端点两点逼近,DEA模型不仅考虑了振镜之间的距离、振镜与透镜之间的距离、振镜摆转角度和透镜焦距,同时也考虑了透镜中心厚度、透镜曲面曲率半径以及介质折射率,有效提高了系统加工精度和加工速度。软件设计采用模块化设计思想,简化了程序设计的复杂性,使程序的结构清晰、容易理解,接口简单、提高了元件的可靠性,缩短了开发设计周期。