Laserborrningsteknik för hög-bearbetning av titanlegering

Titanlegeringar, med sin höga Vickers-hårdhet och låga värmeledningsförmåga, utgör anmärkningsvärda utmaningar för konventionell mekanisk borrning, inklusive accelererat verktygsslitage, kraftig termisk deformation och dålig bearbetningsprecision. Laserborrning, med hjälp av fördelarna med beröringsfri bearbetning, hög precision och hög effektivitet, bryter igenom barriärerna för precisionsbearbetning av titanlegering. Det kan möjliggöra uppgradering av hög-tillverkning mot mikron-nivå och intelligent produktion.

 

 

Laserborrning fokuserar en laserstråle med hög-energi-densitet på titanlegeringsytan, vilket får materialet att omedelbart smälta, förångas och förvandlas till plasma. Rester stöts ut av hög-gas för att bilda hög-precisionshål. Dess avancerade natur ligger i den exakta kontrollen av energi- och bearbetningsprocesser, med centrala genombrott i iterationen av pulsteknik och optimering av bearbetningslägen.

 

Pulstekniken har avancerat från nanosekund till pikosekund och femtosekund ultra-snabba lasrar. Den uppnår direkt materialförångning, reducerar den värme-påverkade zonen (HAZ) till under 5 μm och undviker defekter som omgjutna lager. Infraröd femtosekundlaserbearbetning av titanlegering resulterar i hålvägggrovhet (Ra), håldiameternoggrannhet på ±2μm och repeterad positioneringsnoggrannhet på ±1,5μm, vilket uppfyller precisionskraven för hög-tillverkning.

 

De vanliga bearbetningslägena är slagborrning och trepaneringsborrning:

Slagborrning kontrollerar djupet genom pulser, vilket gör den mycket effektiv för massproduktion av vanliga mikro-hål;

 

Trepaneringsborrning förlitar sig på cirkulär relativ rörelse, vilket uppnår överlägsen hålform och väggkvalitet, och kan bearbeta hög-precisionshål med ett bildförhållande som överstiger 50:1. I kombination med dynamisk fokusering med 5-axlar och visuell positioneringsteknik för CCD kan den också bearbeta specialformade hål på komplexa krökta ytor och vid lutningsvinklar Mindre än eller lika med 45 grader, med avvikelsen mellan hålaxeln och den designade normallinjen Mindre än eller lika med 1,5 grader.

 

 

Bildkälla:sciencedirect om laserborrning

 

 

Jämfört med traditionell mekanisk borrning och elektrisk urladdningsbearbetning (EDM), bildar laserborrning en fyra-i-teknisk konkurrenskraft av "precision, effektivitet, flexibilitet och miljövänlighet" i titanlegeringsprecisionsbearbetning, med omfattande fördelar. De viktigaste höjdpunkterna är de dubbla genombrotten i ultra-hög effektivitet och precision:

 

Hög-fiberlasrar kombinerat med 200 kHz hög-högfrekventa pulser möjliggör enstaka-hålsbehandling på 0,05-0,5 sekunder, 10-1000 gånger effektivare än EDM. Produktionskapaciteten för bearbetning av turbinblad för flygmotorer ökar med över 300 %. Den fokuserade punktstorleken är mindre än eller lika med 15 μm, med håldiameternoggrannhet på ±15 μm och rundhet större än eller lika med 95 %, vilket möjliggör stabil bearbetning av mikrohål från 0,001 mm till 1 mm, vilket är mycket mer exakt än traditionell mekanisk bearbetning.

 

Beröringsfri bearbetning och full materialanpassningsförmåga utökar tillämpningsgränserna: Ingen skärkraft-inducerad deformation, lämplig för titanlegering med tjocklekar på 0,1-50 mm; Intelligent växling av våglängder, energigradientkompensation och 0,2-0,8MPa hög-hjälpgas med högt-tryck realiserar grad-fri och stress-koncentrationsfri genomgående bearbetning, med HAZ Mindre än eller lika med 50μm, lämplig för beläggning av titanlegeringsbarriärkomponenter.

 

Intelligentisering och grön tillverkning är i linje med industriell uppgradering: Utrustning integrerar AI och realtidsövervakning för att dynamiskt optimera bearbetningsparametrar, öka kvalificeringsgraden för håldiametern till 98 % och minska manuell felsökningstid med 90 %; Genom att använda minimal kvantitetssmörjning (MQL) eller superkritisk CO₂ istället för skärvätskor minskar avloppsvattenutsläppet med över 90 %, med en elektro-optisk omvandlingseffektivitet som överstiger 30 % och enhetsenergiförbrukningen minskad med 60 %, vilket uppfyller de dubbla kolmålen och miljökraven för hög{7}}tillverkning.

 

 

Den mogna tillämpningen av laserborrningsteknik omformar tillverkningsprocesserna för titanlegeringskomponenter inom flyg, medicinsk utrustning, nya energifordon och andra områden, och blir ett centralt tekniskt stöd för massproduktion av viktiga kärnkomponenter.

 

Inom flyg- och rymdområdet bryter den här tekniken igenom tillverkningsgränserna för heta-komponenter: Femtosekundlaserbearbetning av kylhål i turbinblad av titanlegering med termiska barriärbeläggningar undviker skador på beläggningen, förbättrar enhetligheten i kylluftflödet och motorns termiska effektivitet, förlänger bladens livslängd och förbättrar effektiviteten i bearbetningshålen och förbättrar effektiviteten i bearbetningshålen, samt förbättrar bearbetningens effektivitet. flygplans lättvikt.

 

Inom området medicintekniska produkter lägger det en solid strukturell grund för precisionsmedicin: det tre-dimensionella genom-hålnätverket av ortopediska implantat påskyndar osseointegration, mikro-spånbehandlingen av kardiovaskulära stentar förbättrar utmattningslivslängden, och den mikro-förlänger den korta-bearbetningen av artificiella hålen för konstgjorda hål. återhämtningsgraden för hörseln.

Inom områdena för nya energifordon och konsumentelektronik främjar det produktlättvikt och prestandauppgradering: Bearbetningen av batterihöljen minskar avsevärt slaggrester och kortslutningsrisker, och mikro-hålsbearbetningen av vätebränslecells bipolära plattor ökar produktionskapaciteten avsevärt; Bearbetningen av vikbara skärmgångjärn uppnår viktminskning och lång viklivslängd, och bearbetningen av högtalarhål i mobiltelefonens mittramar säkerställer stabil akustisk prestanda.

 

 

Ruihang Group är specialiserade på att producera titanråmaterial av hög-kvalitet för din precisionsbearbetning. För mer information, vänligen kontakta oss via e-post:Sam.Rui@bjrh-titanium.com

 

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