激光打孔熱影響區(qū)的電解蝕除工藝基礎研究.pdf

1、微小結(jié)構(gòu)的孔加工是目前制造業(yè)研究的熱點，尤其在現(xiàn)代航空發(fā)動機的制造方面，需要數(shù)量眾多的氣膜冷卻孔來對其熱端部件進行強制冷卻。激光打孔因其高效性等綜合經(jīng)濟的優(yōu)勢逐漸成為氣膜孔的主要加工方式。但是由于激光打孔屬于非接觸的熱物理過程，在加工過程中會出現(xiàn)重鑄層、微裂紋等質(zhì)量缺陷，極大影響了加工后零件的使用安全性和可靠性。因此亟待需要提高激光打孔的表面質(zhì)量。
　　本文首先通過對激光打孔產(chǎn)生的重鑄層、熱影響區(qū)等形成過程進行深入分析，采用電解加

2、工來對激光孔進行后處理，以消除激光打孔質(zhì)量缺陷。針對電化學反應過程，建立陽極表面的雙電層模型，探討陽極表面蝕除速度與電極電位、充電時間的相互關系，為了減少電解過程中孔入口表面的雜散腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，提出了在陽極入口表面增加輔助陽極，并通過提供電位差避免雜散腐蝕的方法，利用數(shù)值仿真軟件對電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)的電場分布進行分析，驗證方法原理的正確性。
　　其次搭建了電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)試驗系統(tǒng)，采用FPGA作為脈沖發(fā)生器，利用功

3、率場效應晶體管作為開關元件，通過穩(wěn)壓、隔離驅(qū)動放大單元的設計，實現(xiàn)了頻率1M-5MHz和占空比可調(diào)的納秒脈沖波形的輸出。又針對電解射流裝置進行了設計，比較了兩種不同水腔結(jié)構(gòu)模型，為獲得穩(wěn)定的液束工作長度提供準備。
　　最后進行了電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)的工藝試驗研究，分析了電解電壓、脈沖頻率等工藝參數(shù)對于電解蝕除效果的影響，得到了孔表面重鑄層、錐度與工藝參數(shù)的變化規(guī)律，設計正交試驗綜合考慮各工藝參數(shù)對于電解蝕除效果影響的顯著性，得