短电弧车削蜂窝环重铸层影响实验研究

蜂窝密封结构是当代航空发动机的先进高效密封结构,传统加工难以满足其加工质量要求,且一般电加工效率低,因此选择短电弧车削。针对材料为GH3536的蜂窝密封环进行实验,为研究不同参数对其加工后重铸层的影响,设置单因素试验,以重铸层厚度和微观形貌作为检测指标,分析电流及电压波形图、工件表面扫描电镜图、截面金相图和表面能谱图。结果证明:重铸层厚度随电压和进给速度增加而增加,随工件和电极转速增加而减小,且表面质量有相同的趋势,多槽挡板电极可以得到更好的冲液效果,重铸层更薄且表面质量更好。因此,适当降低电压和进给速度、提高工件和电极转速,以及采用多槽挡板电极,可减少微裂纹、冲蚀凹坑、褶皱和熔滴颗粒等现象,提高工件表面质量,降低重铸层厚度。

电火花加工钛合金电参数对重铸层的影响规律研究

电火花加工(Electric Discharge Machining,EDM)后工件表面产生的重铸层(recast layer)严重影响工件的表面完整性和机械性能。重铸层厚度(Recast Layer Thickness,RLT)是电火花加工的一项重要工艺指标,特别是在电火花加工钛合金中更为关键,重铸层厚度主要受电参数的影响。以钛合金Ti6Al4V为试验对象,首先讨论主要电参数(峰值电流、脉宽、占空比和间隙电压)对重铸层厚度的影响规律;然后基于重铸层对表面粗糙度和材料去除率带来的影响,在考虑重铸层厚度、表面粗糙度和材料去除率等多目标下优化电参数组合;最后,结合不同重铸层厚度的加工要求,总结电参数选择原则。经试验验证,最优电参数组合在满足薄重铸层厚度和低表面粗糙度的同时,材料去除率提升了2.76倍。

微电铸器件铸层均匀性的研究

理论分析了负脉冲电流对铸层的修饰作用,采用正负间断脉冲电流和正间断负连续脉冲电流进行了相应的微电铸的实验研究。实验采用的微电铸器件是特征宽度为90μm的微流控芯片的金属模具。微电铸实验主要包括三个步骤:制作SU-8胶胶模,微电铸和去除SU-8胶。为了对实验结果进行对比分析,两组实验的工作时间和电流强度均采用240min和2.5 A/dm2。将正负脉冲电流微电铸与正脉冲电流微电铸的实验结果进行了对比分析。研究结果表明,正负间断脉冲电流能够获得较好的器件铸层均匀性。由于在负向脉冲的间断时间内,铸层表面附近的浓度极差得以改变,因此正负间断脉冲电流微电铸的铸层均匀性优于正间断负连续脉冲电流微电铸。实验结果与理论分析结果相一致。

喷射电沉积Cu-Al_2O_3复合电铸层性能研究

利用喷射电沉积工艺制备了Cu-A l2O3纳米复合铸层,分析了纳米A l2O3颗粒添加量,阴极电流密度以及电铸液喷射速度对复合电铸层中纳米颗粒复合量的影响,采用扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)对复合电铸层的微观形貌和铸层成分进行了分析,研究了复合电铸层中纳米颗粒复合量对其显微硬度的影响。结果表明,铜沉积层具有纳米晶微观结构,平均晶粒尺寸约为50 nm;纳米A l2O3颗粒在沉积层中的复合量可达14.43(at%);纳米复合铸层的显微硬度有明显提高,约为普通粗铜的10.5倍.

镍基超合金激光打孔再铸层及其控制研究进展

综述了镍基超合金激光打孔再铸层的危害 。

毫秒激光加工小孔与重铸层的后处理工艺

利用钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)毫秒激光器以正交实验法在1Cr13不锈钢材料上进行加工实验,得出在现有条件下具有最小重铸层微小孔的脉冲激光优化参数(如脉宽、峰值功率、频率、离焦量).采用一种化学酸溶液对按此优化参数加工出来的微小孔进行腐蚀,发现腐蚀后孔壁上激光加工形成的重铸层已被完全去除,表明由脉冲激光优化参数加工出的微小孔能够很好地配合化学酸溶液的腐蚀.该复合加工方法具有成本低、效率高、操作简单的特点,不仅解决了高能束热源在金属上加工微小孔时常有重铸层及微裂纹缺陷的问题,而且得到了孔壁光滑、轮廓清晰的高质量微小孔.

Al_2O_3陶瓷YAG激光切割重铸层的研究

针对激光切割陶瓷产生的重铸层和裂纹，设计了超音速喷嘴，采用侧吹高速辅助气流与同轴切割气流复合技术，研究了激光加工工艺参数对重铸层及裂纹的影响规律。

激光加工小孔工艺及其孔壁再铸层对DZ22高温合金疲劳性能的影响

介绍了３种激光加工小孔工艺，在疲劳试验基础上分析了激光加工小孔孔壁再铸层及其上微裂纹对ＤＺ２２材料疲劳寿命的影响，并比较了３种工艺方法的优劣。

镍基超合金再铸层化学研磨去除的实验研究

研究了镍基超合金激光/电火花打孔再铸层的物理化学特性,并报道了DZ125、ЖC6y、K24、DD3、DD6以及IC10等合金的化学研磨处理对基材腐蚀及其力学性能与热疲劳性能的影响等。实验研究表明:镍基超合金的激光/电火花再铸层有着不同于其本身原始铸态的化学性能,采用适当的化学研磨介质和优化的化学研磨条件可以快速有效地去除再铸层,使孔圆整光滑而不损伤合金基体、不降低基体的力学性能,并且可提高孔的热疲劳性能,由此可望实现镍基超合金涡轮叶片“三无”气膜孔的激光/电火花打孔+化学研磨复合法高效高质量制造。

叶片气膜孔加工再铸层控制

航空发动机叶片在高温燃气中高速旋转,承受气体负荷、质量负荷和热负荷,工作环境恶劣。在高温区工作的叶片叶身上有气膜孔,高温气流通过气膜孔在叶身表面形成快速流动的低温气膜,隔离高温燃气,对叶片起冷却保护作用。气膜孔加工极易产生再铸层,再铸层质量对叶片工作的可靠性和寿命影响很大。

Al_2O_3陶瓷激光打孔重铸层的研究

重铸层及重铸层中产生的微裂纹是影响陶瓷激光打孔质量的主要原因 ,本文采用 YAG激光器对 Al2 O3打孔 ,研究了脉冲频率、平均功率对重铸层的影响 ,并采用准分子激光器进行打孔的对比试验 ,讨论了准分子打孔时 ,消除重铸层及重铸层裂纹的机理 .

脉冲电流对镍电铸层内应力的影响

通过试验,讨论了脉冲电流电参数对镍铸层内应力的影响;简要分析了铸层内应力的成因。试验结果表明,平均电流密度、频率及占空比都显著地影响着铸层内应力,合适的电参数组合可以使得铸层内应力为最小。

激光打孔孔壁重铸层的电解去除工艺研究

针对激光加工微小孔存在重铸层和微裂纹的问题,利用电解后处理进行去除。研制了激光-电解复合加工实验系统,并在GH4169镍基高温合金上进行了电解去除激光打孔孔壁重铸层的工艺研究,主要分析了电解电流、NaNO3溶液浓度和脉冲电解参数对电解速率和重铸层去除效果的影响。实验结果表明:当电流密度大于13.8A/cm2时,电解速率与电流成正比例关系;恒流电解时,NaNO3溶液浓度对电解速率无影响,故可根据电流和电压确定其浓度;脉冲电解加工中低频宽脉冲、高频窄脉冲有利于电解速率的提高,且频率为1kHz,占空比为40%～60%的电解速率最大,这是由于脉冲电解加工中产生氢气压力波,对加工间隙的电解液起到了良好的搅拌作用,提高了电流效率,电解速率随之增大。通过合适的电解加工参数,实现了激光制孔孔壁重铸层的完全去除。

靶材背面辅助材料影响激光打孔重铸层分布的实验研究

针对激光直冲加工微小孔时,孔出口重铸层较厚、毛刺较多的问题,提出了在靶材背面增加辅助材料的方法,探究不同吸光能力的材料对激光打孔重铸层分布的影响。辅助材料按照吸光能力分为透射光材料、吸收光材料和散射光材料,选择的3种典型代表材料为石英玻璃、石蜡和NaCl,分别对3种材料激光打孔孔口形貌和重铸层厚度的影响进行实验研究,并对其作用机理进行了深入分析。实验结果显示:背面增加辅助材料可以有效地减小出口的重铸层厚度和出口毛刺,但入口重铸层厚度有不同程度的增加,且脉宽对打孔结果有明显影响;相比之下,NaCl的作用效果最佳,其入口重铸层增量较小,出口干净圆整,重铸层厚度减小了60%以上,减至10~15μm。

激光表面再铸层结构对DZ22定向凝固合金疲劳性能的影响

用扫描电镜观察了以ＤＺ２２定向凝固合金为基材的三种激光打孔工艺形成的激光表面再铸层结构，并在室温和高温（７２０℃）下进行了三类激光孔试件的疲劳试验，分析了激光打孔工艺与再铸层结构的相互联系及对疲劳性能的影响，阐明疲劳裂纹从再铸层形成及扩展过程。

超声-脉冲电铸工艺参数对镍铸层晶粒尺寸的影响

采用超声-脉冲电铸工艺在覆铜板表面的微区域内制备了镍铸层,用扫描电镜观察镍铸层的表面形貌,并采用Image Tool软件测量了镍铸层的平均晶粒尺寸,研究了超声波功率及方向、脉冲平均电流密度、脉冲占空比等对镍铸层晶粒尺寸的影响。结果表明:其他条件相同时,双向(y向和z向)超声波制备镍铸层的晶粒尺寸小于相同功率单向(y向或z向)超声制备的;随着超声波功率、脉冲平均电流密度的增大,镍铸层的晶粒尺寸先减小后增大;当脉冲占空比由10%增大到30%时,晶粒尺寸由0.97μm增大到3.32μm。

激光参量对血管支架重铸层及热影响区的影响

为了探究光纤微秒激光加工中关键工艺参量对心血管支架重铸层和热影响区的形成机理及变化趋势,采用了基于不同单因素参量下光纤微秒激光切割316L医用不锈钢的实验方法.通过进行理论分析和实验验证,得到了单因素参量下316L心血管支架的实物模型及其热影响区及重铸层的检测数据.结果表明,重铸层厚度主要受脉冲宽度及激光功率影响,随脉冲宽度和脉冲功率的增大而增大,当脉宽为20μs时,最小重铸层厚度为3.0μm;热影响区厚度与脉冲宽度、脉冲频率、激光功率、切割速率有关,即随脉冲宽度及脉冲频率的增大而增大,随功率的增大先增大后减小,随切割速率的增大先减小后增大,当脉冲频率为5000Hz时,最小热影响区厚度为0.2μm.通过研究316L心血管支架重铸层及热影响区的形成机理及变化趋势,为后续的正交实验及抛光实验奠定了基础.

无再铸层异型孔的电火花-电解组合加工研究

针对异形孔内壁再铸层去除的问题,提出了一种电火花-电解组合加工新工艺。该工艺是利用同一工具电极在同一加工工位先进行电火花成形加工,然后电解加工去除电火花加工产生的再铸层。对该组合工艺进行了分析和研究,包括电火花加工电参数对再铸层厚度的影响以及电解加工各参数对去除再铸层效果的影响。并对加工参数进行了优化,加工出了内壁无再铸层、无微裂纹的高质量异形孔。

飞秒激光能量密度对镍基合金重铸层和加工效率的影响

以航空发动机叶片制孔为导向,结合飞秒激光对单晶镍基高温合金材料的非热熔性损伤阈值(Φth1)和热熔性损伤阈值(Φth2)特征,研究了飞秒激光能量密度(0<Φ<44.2J/cm2)对制孔重铸层和加工效率的影响规律。研究结果表明:在Φth1<Φ<Φth2时,镍基合金经飞秒激光加工后加工侧壁没有出现明显的重铸物;在Φ>Φth2时,加工侧壁开始出现重铸物,并随着能量密度的增加,重铸层厚度增大。在试验结果的基础上,建立了飞秒激光单脉冲加工深度与能量密度的定量关系。能量密度越高,飞秒激光单脉冲加工深度越大,加工效率越高。

激光加工气膜孔重铸层的研究进展

气膜冷却孔是航空发动机涡轮叶片上的重要冷却结构,激光可以在涡轮复杂曲面上制备出高精度气膜孔。激光作用过程中产生的重铸层会降低气膜冷却效果。虽然超快激光通常视为“冷”加工,但大功率高重频的超快激光也会出现热损伤。激光加工气膜孔技术的重点是多方面的,重铸层形成机理及其抑制方法是激光加工气膜孔技术的重点之一。目前对激光加工气膜孔重铸层的研究集中于加工参数的影响。激光加工气膜孔重铸层的研究已经取得了一定的成果,但是尚未解决重铸层形成机理问题。从重铸层的金相组织、元素组成等方面对重铸层进行表征分析是一种可能的研究方向,介绍激光加工气膜孔的加工原理与现状,并对激光加工微孔时重铸层的相关研究进行综述,总结了目前关于重铸层形成机理的相关理论研究。