باعتبارها المادة المفضلة للمكونات الهيكلية الساخنة-للمحركات الهوائية-، تمثل السبائك الفائقة المعتمدة على النيكل- تحديات كبيرة لإعداد فتحات تبريد الأغشية عالية الجودة-نظرًا لصلابتها وقوتها العالية المتأصلة. أظهرت تكنولوجيا المعالجة بالليزر الموجهة بالماء- إمكانات كبيرة في تصنيع فتحات تبريد الأفلام، ولكن تطبيقها الهندسي محدود بالتنسيق بين جودة المعالجة والكفاءة. لمعالجة هذه المشكلة، استخدمت هذه الدراسة وضع اقتران ضوء مائي-متعدد التركيزات-لتحقيق اقتران فعال لليزر عالي الطاقة-بارتفاع 1064 نانومتر مع نفث ماء ثابت. بالإضافة إلى ذلك، تم تقديم إستراتيجية الحفر والقطع الحلقي متعدد التمريرات من الداخل إلى الخارج، كما تم دراسة تأثيرات طاقة النبضة الفردية-الليزر وسرعة المسح وتردد النبضة على شكل سطح الثقب الصغير والدقة الهندسية باستخدام طريقة متغير التحكم. وبناءً على ذلك، تم تحليل الثقوب الدقيقة التي تم إعدادها وفقًا لمعلمات العملية المحسنة والتحقق منها باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح والتحليل الطيفي المشتت للطاقة. تشير النتائج إلى أن طاقة النبضة الفردية-هي المعامل الأساسي لتحقيق الثقوب الدقيقة-. من خلال زيادة سرعة المسح وتردد النبض بشكل مناسب، يمكن تخفيف تأثيرات ترسيب الذوبان والتراكم الحراري بشكل فعال، وبالتالي تحسين شكل السطح ودقة المعالجة للثقوب الدقيقة-. على وجه التحديد، عندما يتم ضبط طاقة النبضة الفردية - على 0.8 مللي جول، وسرعة المسح إلى 25 مم/ ثانية، وتردد النبض إلى 300 كيلو هرتز، يمكن تصنيع ثقوب صغيرة عالية الجودة -بقطر مدخل 820 ميكرومتر واستدقاق 0.32 درجة في حوالي 60 ثانية. تؤكد البنية المجهرية والتوزيع العنصري للثقوب الدقيقة-أن المعالجة بالليزر الموجهة بالماء-تظهر أداءً ممتازًا في تقليل طبقات إعادة الصياغة، وتقليل المنطقة المتضررة من الحرارة-، والحفاظ على نعومة جدار الثقب.
الكلمات الرئيسية: -ليزر موجه بالماء؛ سبيكة أساسها النيكل-؛ فتحات تبريد الفيلم قطع حلقي متعدد - ؛ آلية المعالجة باعتبارها المادة المفضلة للمكونات الهيكلية الساخنة-للمحركات الهوائية-، تمثل السبائك الفائقة القائمة على النيكل-تحديات كبيرة لإعداد فتحات تبريد غشائية عالية الجودة-نظرًا لصلابتها وقوتها العالية المتأصلة. أظهرت تكنولوجيا المعالجة بالليزر الموجهة بالماء- إمكانات كبيرة في تصنيع فتحات تبريد الأفلام، ولكن تطبيقها الهندسي محدود بالتنسيق بين جودة المعالجة والكفاءة. لمعالجة هذه المشكلة، استخدمت هذه الدراسة وضع اقتران ضوء مائي-متعدد البؤرة{11}}لتحقيق اقتران فعال لليزر عالي الطاقة-بارتفاع 1064 نانومتر مع نفث ماء ثابت. بالإضافة إلى ذلك، تم تقديم إستراتيجية الحفر والقطع الحلقي متعدد التمريرات من الداخل إلى الخارج، كما تم دراسة تأثيرات طاقة النبضة الفردية-الليزر وسرعة المسح وتردد النبضة على شكل سطح الثقب الصغير والدقة الهندسية باستخدام طريقة متغير التحكم. وبناءً على ذلك، تم تحليل الثقوب الدقيقة التي تم إعدادها وفقًا لمعلمات العملية المحسنة والتحقق منها باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح والتحليل الطيفي المشتت للطاقة. تشير النتائج إلى أن طاقة النبضة الفردية- هي المعلمة الرئيسية لتحقيق الثقوب الدقيقة-. من خلال زيادة سرعة المسح وتردد النبض بشكل مناسب، يمكن تخفيف تأثيرات ترسيب الذوبان والتراكم الحراري بشكل فعال، وبالتالي تحسين شكل السطح ودقة المعالجة للثقوب الدقيقة. على وجه التحديد، عندما يتم ضبط طاقة النبضة الفردية - على 0.8 مللي جول، وسرعة المسح إلى 25 مم/ ثانية، وتردد النبض إلى 300 كيلو هرتز، يمكن تصنيع ثقوب صغيرة عالية الجودة -بقطر مدخل 820 ميكرومتر واستدقاق 0.32 درجة في حوالي 60 ثانية. تؤكد البنية المجهرية والتوزيع العنصري للثقوب الدقيقة-أن المعالجة بالليزر الموجهة بالمياه-تظهر أداءً ممتازًا في تقليل طبقات إعادة التشكيل، وتقليل المنطقة المتضررة من الحرارة-، والحفاظ على نعومة جدار الثقب.
الكلمات الرئيسية: -ليزر موجه بالماء؛ سبيكة أساسها النيكل-؛ فتحات تبريد الفيلم قطع حلقي متعدد - ؛ آلية المعالجة
تستكشف هذه الدراسة استخدام الليزر الموجه بالماء بطول 1064 نانومتر- للحفر الحلقي لـ Inconel 718. وتوضح الآليات التي من خلالها تؤثر معلمات العملية الرئيسية مثل طاقة النبضة الفردية وسرعة المسح وتردد النبض على الشكل والدقة الهندسية للثقوب الدقيقة-. واستنادًا إلى هذه النتائج، تم تحديد الأسلوب الأمثل لتحقيق كفاءة عالية-ودقة حفر عالية-. تم تلخيص الاستنتاجات الرئيسية على النحو التالي: (1) يمكن أن يؤدي استخدام استراتيجية الحفر بالليزر الموجهة "من الداخل إلى الخارج" متعددة-المياه الحلقية-إلى تعزيز تأثير التنظيف لنفث الماء على المادة المنصهرة، مما يقلل من حرارة-المنطقة المتأثرة والمادة المنصهرة المتبقية عند سطح مدخل الثقب الصغير-. (2) عند معالجة فتحات Inconel 718 الدقيقة- باستخدام ليزر موجه بطول موجة يبلغ 1064 نانومتر -ماء، فإن المزيج الأمثل لمعلمات العملية هو: طاقة نبضة واحدة 0.8 مللي جول، وسرعة مسح 20 مم/ثانية، وتردد نبض الليزر 300 كيلو هرتز. بموجب تكوين المعلمة هذا، يمكن إنتاج ثقوب صغيرة عالية الجودة-بقطر مدخل يبلغ 822.7 ميكرومتر، ودائرية تبلغ 0.9893، واستدقاق يبلغ 0.32 درجة، وخشونة سطح Sa أقل من 9.58 ميكرومتر. (3) استنادًا إلى الخصائص المورفولوجية المقطعية للثقوب الدقيقة - المعالجة بالليزر الموجه بالماء -، يمكن تقسيم سطح الثقب الصغير - إلى أربع مناطق متميزة: منطقة إعادة التصلب، ومنطقة النتوء، ومنطقة الاكتئاب، ومنطقة الكسر. تمثل منطقة إعادة التصلب ومنطقة الكسر على التوالي الشكل الفريد عند مدخل ومخرج الثقب الصغير. يتم توزيع منطقة النتوء ومنطقة الاكتئاب على طول جدار الثقب الصغير- بالكامل، وترتبط آلية تكوينهما ارتباطًا وثيقًا بالتأثير الحراري الضوئي وخصائص التسخين والتبريد السريعة أثناء المعالجة بالليزر الموجه بالمياه-. (4) تكشف ملاحظات مدخل ومخرج وجدار الثقب الصغير-أن المعالجة بالليزر الموجه بالمياه-تظهر أداءً ممتازًا في تقليل طبقة إعادة الصب والمنطقة المتضررة بالحرارة-والحفاظ على نظافة جدار الثقب. تعمل هذه التقنية بشكل فعال على تخفيف التأثيرات الحرارية وأضرار الأكسدة المرتبطة بالمعالجة التقليدية بالليزر ذات النبض الطويل-، وبالتالي تحقيق جودة عالية-وتشغيل آلي عالي الكفاءة- لـ Inconel 718.
