Laserboreteknologi for høy-bearbeiding av titanlegering

Titanlegeringer, med sin høye Vickers-hardhet og lave varmeledningsevne, byr på betydelige utfordringer for konvensjonell mekanisk boring, inkludert akselerert verktøyslitasje, alvorlig termisk deformasjon og dårlig maskineringspresisjon. Laserboring, ved å bruke fordelene ved berøringsfri prosessering, høy presisjon og høy effektivitet, bryter gjennom barrierene for presisjonsmaskinering i titanlegering. Det kan muliggjøre oppgradering av høy-produksjon mot mikron-nivå og intelligent produksjon.

 

 

Laserboring fokuserer en laserstråle med høy-energi-tetthet på titanlegeringsoverflaten, noe som får materialet til å umiddelbart smelte, fordampe og bli til plasma. Rester støtes ut av høy-gass for å danne høy-presisjonshull. Dens avanserte natur ligger i nøyaktig kontroll av energi og prosesseringsprosesser, med kjernegjennombrudd i iterasjon av pulsteknologi og optimalisering av prosesseringsmoduser.

 

Pulsteknologien har avansert fra nanosekund til pikosekund og femtosekund ultra-raske lasere. Den oppnår direkte materialfordampning, reduserer den varme-påvirkede sonen (HAZ) til under 5 μm og unngår defekter som omstøpte lag. Infrarød femtosekund laserbehandling av titanlegering resulterer i hullveggruhet (Ra), hulldiameternøyaktighet på ±2μm og gjentatt posisjoneringsnøyaktighet på ±1,5μm, og oppfyller presisjonskravene til høy-produksjon.

 

De vanlige behandlingsmodusene er slagboring og trepaneringsboring:

Slagboring kontrollerer dybden gjennom pulser, noe som gjør den svært effektiv for masseproduksjon av vanlige mikro-hull;

 

Trepaneringsboring er avhengig av sirkulær relativ bevegelse, og oppnår overlegen hullform og veggkvalitet, og kan behandle høy-presisjonshull med et sideforhold som overstiger 50:1. Kombinert med dynamisk fokusering med 5-akser og visuell posisjoneringsteknologi for CCD, kan den også behandle spesialformede hull på komplekse buede overflater og ved helningsvinkler mindre enn eller lik 45 grader, med avviket mellom hullaksen og den utformede normallinjen mindre enn eller lik 1,5 grader.

 

 

Bildekilde: sciencedirect om laserboring

 

 

Sammenlignet med tradisjonell mekanisk boring og elektrisk utladningsmaskinering (EDM), danner laserboring en fire-i-teknisk konkurranseevne av "presisjon, effektivitet, fleksibilitet og miljøvennlighet" i titanlegeringspresisjonsmaskinering, med omfattende fordeler. Kjernehøydepunktene er de doble gjennombruddene innen ultra-høy ​​effektivitet og presisjon:

 

Fiberlasere med høy-effekt kombinert med 200 kHz høy-pulser muliggjør enkelt-hullsbehandling på 0,05-0,5 sekunder, 10-1000 ganger mer effektiv enn EDM. Produksjonskapasiteten til prosessering av aero-motor turbinblader økes med over 300 %. Den fokuserte punktstørrelsen er mindre enn eller lik 15μm, med hulldiameternøyaktighet på ±15μm og rundhet Større enn eller lik 95%, noe som muliggjør stabil behandling av mikrohull fra 0,001 mm til 1 mm, som er langt mer presis enn tradisjonell mekanisk prosessering.

 

Berøringsfri behandling og full materialtilpasning utvider applikasjonsgrensene: Ingen skjærekraft-indusert deformasjon, egnet for titanlegering med tykkelser på 0,1-50 mm; Intelligent svitsjing av bølgelengder, energigradientkompensasjon og 0,2-0,8MPa høy-hjelpegass med høytrykks--fri og spennings-konsentrasjonsfri gjennomhullsbehandling, med HAZ Mindre enn eller lik 50μm, egnet for belegg av titanlegeringsbarrierekomponenter.

 

Intelligentisering og grønn produksjon stemmer overens med industriell oppgradering: Utstyret integrerer AI og sanntidsovervåking- for å dynamisk optimalisere prosessparametere, øke kvalifiseringsraten for hulldiameter til 98 % og redusere manuell feilsøkingstid med 90 %; Bruk av minimal mengde smøring (MQL) eller superkritisk CO₂ i stedet for kuttevæsker reduserer utslipp av avløpsvann med over 90 %, med en elektro-optisk konverteringseffektivitet som overstiger 30 % og enhetsenergiforbruk redusert med 60 %, i samsvar med de doble karbonmålene og miljøkravene til høy{7}}produksjon.

 

 

Den modne bruken av laserboringsteknologi omformer produksjonsprosessene til titanlegeringskomponenter i romfart, medisinsk utstyr, nye energikjøretøyer og andre felt, og blir en kjerneteknisk støtte for masseproduksjon av nøkkelkjernekomponenter.

 

På romfartsområdet bryter denne teknologien gjennom produksjonsgrensene for varme-komponenter: Femtosekund-laserbehandling av kjølehull i turbinblader av titanlegering med termisk barrierebelegg unngår skade på belegget, forbedrer jevnheten i kjøleluftstrømmen og motorens termiske effektivitet, forlenger bladlevetiden og øker effektiviteten til å redusere prosesseringshullet, og øker effektiviteten i fuselhullet. flyvekting.

 

Innen det medisinske utstyrsfeltet legger det et solid strukturelt grunnlag for presisjonsmedisin: Det tre-dimensjonale gjennom-hullnettverket av ortopediske implantater akselererer osseointegrasjon, mikro-groove-behandlingen av kardiovaskulære stenter forbedrer utmattelseslevetiden, og den mikro-forlengede tiden for kunstig ossles og postoperative kortere hullbehandlinger. hørselsgjenopprettingsgrad.

Innenfor de nye energikjøretøy- og forbrukerelektronikkfeltene fremmer det produktlette og ytelsesoppgradering: Behandlingen av strømbatterihus reduserer slaggrester og kortslutningsrisiko-betraktelig, og mikro-hullbehandlingen av hydrogenbrenselcelle bipolare plater øker produksjonskapasiteten betydelig; Behandlingen av sammenleggbare skjermhengsler oppnår vektreduksjon og lang sammenleggbar levetid, og behandlingen av høyttalerhull i mobiltelefonens midtrammer sikrer stabil akustisk ytelse.

 

 

Ruihang Group har spesialisert seg på å produsere titanråmaterialer av høy-kvalitet for presisjonsmaskinering. For mer informasjon, vennligst kontakt oss via e-post:Sam.Rui@bjrh-titanium.com

 

Referanse:
Voisey, KT, et al. "Laserboring." ScienceDirect Topics, Elsevier, 2010-2022, https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/laser-drilling.