Laserboreteknologi til bearbejdning af høj-titaniumlegering

Titaniumlegeringer med deres høje Vickers-hårdhed og lave termiske ledningsevne giver bemærkelsesværdige udfordringer for konventionel mekanisk boring, herunder accelereret værktøjsslid, alvorlig termisk deformation og dårlig bearbejdningspræcision. Laserboring, ved at bruge fordelene ved berøringsfri bearbejdning, høj præcision og høj effektivitet, bryder igennem barriererne for præcisionsbearbejdning af titanlegering. Det kan muliggøre opgradering af høj-produktion til mikron-niveau og intelligent produktion.

 

 

Laserboring fokuserer en laserstråle med høj-energi-densitet på titanlegeringsoverfladen, hvilket får materialet til øjeblikkeligt at smelte, fordampe og omdannes til plasma. Rester udstødes af høj-gas for at danne huller med høj-præcision. Dens avancerede natur ligger i den præcise styring af energi- og procesprocesser, med kernegennembrud inden for iteration af pulsteknologi og optimering af behandlingstilstande.

 

Pulsteknologien er avanceret fra nanosekund til picosekund og femtosekund ultra-hurtige lasere. Det opnår direkte materialefordampning, reducerer den varme-påvirkede zone (HAZ) til under 5μm og undgår defekter såsom omstøbte lag. Infrarød femtosekund-laserbehandling af titanlegering resulterer i hulvægruhed (Ra), huldiameternøjagtighed på ±2μm og gentagen positioneringsnøjagtighed på ±1,5μm, hvilket opfylder præcisionskravene for høj-fremstilling.

 

De almindelige behandlingstilstande er slagboring og trepaneringsboring:

Slagboring kontrollerer dybden gennem pulser, hvilket gør den yderst effektiv til masseproduktion af almindelige mikro-huller;

 

Trepaneringsboring er afhængig af cirkulær relativ bevægelse, hvilket opnår overlegen hulform og vægkvalitet og kan behandle høj-præcisionshuller med et billedformat, der overstiger 50:1. Kombineret med dynamisk fokusering med 5-akser og CCD visuel positioneringsteknologi kan den også behandle specialformede huller på komplekse buede overflader og ved hældningsvinkler mindre end eller lig med 45 grader, med afvigelsen mellem hulaksen og den designede normallinje på mindre end eller lig med 1,5 grader.

 

 

Billedkilde: sciencedirect om laserboring

 

 

Sammenlignet med traditionel mekanisk boring og elektrisk udladningsbearbejdning (EDM), danner laserboring en fire-i-teknisk konkurrenceevne af "præcision, effektivitet, fleksibilitet og miljøvenlighed" i titanlegering præcisionsbearbejdning, med omfattende fordele. Kernehøjdepunkterne er de dobbelte gennembrud i ultra-høj effektivitet og præcision:

 

Høj-fiberlasere kombineret med 200 kHz højfrekvente-impulser muliggør enkelt-hulsbehandling på 0,05-0,5 sekunder, 10-1000 gange mere effektiv end EDM. Produktionskapaciteten for bearbejdning af aero-motor turbineblade er øget med over 300%. Den fokuserede pletstørrelse er mindre end eller lig med 15μm, med huldiameternøjagtighed på ±15μm og rundhed Større end eller lig med 95%, hvilket muliggør stabil behandling af mikrohuller fra 0,001 mm til 1 mm, hvilket er langt mere præcist end traditionel mekanisk behandling.

 

Berøringsfri behandling og fuld materialetilpasning udvider anvendelsesgrænserne: Ingen skærekraft-induceret deformation, velegnet til titanlegering med tykkelser på 0,1-50 mm; Intelligent omskiftning af bølgelængder, energigradientkompensation og 0,2-0,8MPa højtryks-hjælpegas realiserer grat-fri og spændingsfri-koncentrationsfri gennemgående hulbehandling, med HAZ Mindre end eller lig med 50μm, velegnet til titanium-legeringsbarrierebelægningskomponenter.

 

Intelligentisering og grøn produktion stemmer overens med industriel opgradering: Udstyr integrerer AI og overvågning i realtid- for dynamisk at optimere behandlingsparametre, hvilket øger huldiameterkvalificeringsraten til 98 % og reducerer manuel fejlretningstid med 90 %; Anvendelse af minimal mængde smøring (MQL) eller superkritisk CO₂ i stedet for skærevæsker reducerer spildevandsudledningen med over 90 %, med en elektro-optisk konverteringseffektivitet på over 30 % og enhedsenergiforbrug reduceret med 60 %, hvilket overholder de dobbelte kulstofmål og miljøkrav for høj{7}}fremstilling.

 

 

Den modne anvendelse af laserboreteknologi omformer fremstillingsprocesserne af titanlegeringskomponenter i rumfart, medicinsk udstyr, nye energikøretøjer og andre områder, og bliver en kerneteknisk støtte til masseproduktion af nøglekernekomponenter.

 

På luft- og rumfartsområdet bryder denne teknologi gennem produktionsgrænserne for varme-komponenter: Femtosekund-laserbehandling af kølehuller i titanlegerings-turbineblade med termiske barrierebelægninger undgår belægningsskader, forbedrer ensartetheden af køleluftstrømmen og motorens termiske effektivitet, forlænger bladenes levetid og øger effektiviteten af forarbejdningshullet og øger effektiviteten af bearbejdningshullet. flyets letvægt.

 

Inden for medicinsk udstyr lægger det et solidt strukturelt grundlag for præcisionsmedicin: Det tre-dimensionelle netværk af gennem-huller af ortopædiske implantater accelererer osseointegration, mikro-rillebehandlingen af kardiovaskulære stenter forbedrer træthedslevetiden, og den mikro-forkortede kunstige hulbehandling og postoperative kunstige hulbehandlinger øger hastighed for genopretning af hørelsen.

Inden for områderne for nye energikøretøjer og forbrugerelektronik fremmer det produktletning og ydelsesopgradering: Behandlingen af ​​batterikabinetter reducerer slaggerester og-kortslutningsrisici markant, og mikro-bearbejdningen af ​​bipolære brintbrændselscelleplader øger produktionskapaciteten væsentligt; Bearbejdningen af ​​foldbare skærmhængsler opnår vægtreduktion og lang foldningslevetid, og behandlingen af ​​højttalerhuller i mobiltelefonens midterrammer sikrer en stabil akustisk ydeevne.

 

 

Ruihang Group er specialiseret i at producere titaniumråmaterialer af høj-kvalitet til din præcisionsbearbejdning. For flere detaljer, kontakt os venligst via e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com

 

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