激光打孔熱影響區(qū)的電解蝕除工藝基礎(chǔ)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(diǎn)，尤其在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造方面，需要數(shù)量眾多的氣膜冷卻孔來(lái)對(duì)其熱端部件進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。激光打孔因其高效性等綜合經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)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(guò)程，在加工過(guò)程中會(huì)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(guò)對(duì)激光打孔產(chǎn)生的重鑄層、熱影響區(qū)等形成過(guò)程進(jìn)行深入分析，采用電解加

2、工來(lái)對(duì)激光孔進(jìn)行后處理，以消除激光打孔質(zhì)量缺陷。針對(duì)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，建立陽(yáng)極表面的雙電層模型，探討陽(yáng)極表面蝕除速度與電極電位、充電時(shí)間的相互關(guān)系，為了減少電解過(guò)程中孔入口表面的雜散腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，提出了在陽(yáng)極入口表面增加輔助陽(yáng)極，并通過(guò)提供電位差避免雜散腐蝕的方法，利用數(shù)值仿真軟件對(duì)電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)的電場(chǎng)分布進(jìn)行分析，驗(yàn)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(yàn)系統(tǒng)，采用FPGA作為脈沖發(fā)生器，利用功

3、率場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為開關(guān)元件，通過(guò)穩(wěn)壓、隔離驅(qū)動(dòng)放大單元的設(shè)計(jì)，實(shí)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(duì)電解射流裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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(zhǎng)度提供準(zhǔn)備。
　　最后進(jìn)行了電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)的工藝試驗(yàn)研究，分析了電解電壓、脈沖頻率等工藝參數(shù)對(duì)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(shè)計(jì)正交試驗(yàn)綜合考慮各工藝參數(shù)對(duì)于電解蝕除效果影響的顯著性，得