帶塗層鈦合金雷射打孔方法
2023-05-19 23:30:16
專利名稱：：帶塗層鈦合金雷射打孔方法
技術領域：
：本發明屬於雷射應用
技術領域：
，特別是涉及一種帶塗層鈦合金雷射打孔方法；主要應用於航空發動機帶塗層(塗層材料底層為鎳-鋁，面層材料為三氧化鋁二氧化鈦)鈦合金(TC11)零件的小孔成型。
背景技術：
：目前，加工小孔的方法有兩種1、電火花加工；2、鑽削加工。其中，電火花加工方法要求其加工的材料具有導電性；由於三氧化鋁二氧化鈦塗層材料不導電，所以無法應用該方法進行帶塗層鈦合金打孔。而鑽削加工方法在鑽削過程中，刀具與零件之間會產生巨大的作用力，極易使塗層脫落。而且，加工直徑在2mm以下的小孔時，因鑽頭過細，鑽頭容易折斷，使零件尺寸超差，甚至導致零件報廢。
發明內容針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種可有效防止小孔周圍塗層的脫落，保證加工質量，提高加工效率；而且可加工直徑在0.3mm以上的小孔的帶塗層鈦合金雷射打孔方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案，一種帶塗層鈦合金雷射打孔方法，包括如下步驟步驟一將帶塗層鈦合金固定在雷射設備的工作檯上，使雷射設備的雷射發射頭對準帶塗層鈦合金的預打孔位置；步驟二根據帶塗層鈦合金的厚度設定雷射設備的參數；步驟三向預打孔位置釋放惰性氣體氬氣；步驟四啟動雷射設備，由雷射設備向帶塗層鈦合金的預打孔位置發射雷射束。步驟一中所述的將帶塗層鈦合金固定在雷射設備的工作檯上，在固定時，將帶塗層鈦合金的無塗層表面面向雷射設備的雷射發射頭。步驟二中所述的設定雷射設備的參數的方法，包括如下步驟步驟一根據鈦合金材料的厚度和公式(1)，確定雷射設備參數中的能量，E=16VF(1)式中，E——能量，單位焦耳，H——鈦合金材料的厚度，單位毫米；步驟二根據步驟一中確定的雷射設備參數中的能量和公式(2)，確定雷射設備參數中的雷射發射頻率，式中，E——能量，單位焦耳，P——雷射設備的平均功率，為常量，與工具機有關，單位瓦，F——雷射發射頻率，即每秒鐘發射雷射的次數，單位Hz;步驟三根據步驟二中確定的雷射設備參數中的雷射發射頻率和公式(3)，確定雷射設備參數中的進給率，f=60aF(3)式中，f——進給率，單位mm/min，a——雷射進給步長，為常量，取a"0.lmm，F——雷射發射頻率，單位Hz;步驟四設定雷射設備參數中的波寬為0.3-0.5ms;步驟五調整雷射設備參數中的Hgt^，使雷射設備的平均功率的值為255W。本發明的有益效果利用本發明的雷射打孔方法對帶塗層鈦合金進行打孔，可有效防止打孔時小孔周圍塗層的脫落，保證了加工質量，提高了加工效率。並且解決了在帶塗層鈦合金上加工直徑在2mm以下小孔的難題。另外，本發明的雷射打孔方法的加工時間短、精度高、可控性好。經試驗證明利用本發明的雷射打孔方法加工的小孔質量好，而且小孔周圍塗層表面良好，無脫落。圖1是本發明的帶塗層鈦合金雷射打孔的示意圖；圖中，1-塗層，2-鈦合金薄板，3-雷射束，4-雷射發射頭。具體實施例方式技術要求在一塊帶塗層鈦合金薄板上加工一個直徑為1mm的小孔，所述的鈦合金薄板的厚度為4mm，鈦合金薄板的一個表面上有塗層；塗層的厚度為0.3mm，塗層材料底層為鎳鋁，面層材料為三氧化鋁二氧化鈦，所述的鈦合金為TCll。在所述的帶塗層鈦合金薄板上進行雷射打孔的方法，包括如下步驟步驟一將帶塗層鈦合金薄板固定在雷射設備的工作檯上，在固定時，將帶塗層鈦合金薄板的無塗層表面面向雷射設備的雷射發射頭，如圖1所示；並使雷射設備的雷射發射頭對準帶塗層鈦合金薄板的預打孔位置；步驟二根據帶塗層鈦合金薄板的厚度設定雷射設備的參數；利用設定雷射設備的參數的方法設定雷射設備的參數，其參數值見表1;步驟三向預打孔位置釋放惰性氣體氬氣，在惰性氣體氬氣的保護下，可防止加工部位的鈦合金受高溫氧化；步驟四啟動雷射設備，由雷射設備的雷射發射頭向帶塗層鈦合金薄板的預打孔位置發射雷射束，雷射束從鈦合金薄板的無塗層表面進入，從塗層面穿出。加工後的小孔周圍塗層表面良好，無脫落，符合技術要求。其加工後的尺寸見表2。表1雷射設備的參數tableseeoriginaldocumentpage5表2加工後的小孔參數tableseeoriginaldocumentpage5權利要求一種帶塗層鈦合金雷射打孔方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟一將帶塗層鈦合金固定在雷射設備的工作檯上，使雷射設備的雷射發射頭對準帶塗層鈦合金的預打孔位置；步驟二根據帶塗層鈦合金的厚度設定雷射設備的參數；步驟三向預打孔位置釋放惰性氣體氬氣；步驟四啟動雷射設備，由雷射設備向帶塗層鈦合金的預打孔位置發射雷射束。2.根據權利要求1所述的一種帶塗層鈦合金雷射打孔方法，其特徵在於步驟一中所述的將帶塗層鈦合金固定在雷射設備的工作檯上，在固定時，將帶塗層鈦合金的無塗層表面面向雷射設備的雷射發射頭。3.根據權利要求1所述的一種帶塗層鈦合金雷射打孔方法，其特徵在於步驟二中所述的設定雷射設備的參數的方法，包括如下步驟步驟一根據鈦合金材料的厚度和公式(l)，確定雷射設備參數中的能量，E=1.6#(1)式中，E——能量，單位焦耳，H——鈦合金材料的厚度，單位毫米；步驟二根據步驟一中確定的雷射設備參數中的能量和公式(2)，確定雷射設備參數中的雷射發射頻率，式中，E——能量，單位焦耳，P——雷射設備的平均功率，為常量，與工具機有關，單位瓦，F——雷射發射頻率，即每秒鐘發射雷射的次數，單位Hz;步驟三根據步驟二中確定的雷射設備參數中的雷射發射頻率和公式(3)，確定雷射設備參數中的進給率，f=60aF(3)式中，f——進給率，單位mm/min，a——雷射進給步長，為常量，取a"0.lmm，F——雷射發射頻率，單位Hz;步驟四設定雷射設備參數中的波寬為0.3-0.5ms;步驟五調整雷射設備參數中的Hgt^，使雷射設備的平均功率的值為255W。全文摘要帶塗層鈦合金雷射打孔方法，屬於雷射應用
技術領域：
，主要應用於航空發動機帶塗層(塗層材料底層為鎳-鋁，面層材料為三氧化鋁·二氧化鈦)鈦合金(TC11)零件的小孔成型。本發明提供一種可有效防止小孔周圍塗層的脫落，保證加工質量，提高加工效率；而且可加工直徑在0.3mm以上的小孔的帶塗層鈦合金雷射打孔方法。本發明包括如下步驟步驟一將帶塗層鈦合金固定在雷射設備的工作檯上，使雷射設備的雷射發射頭對準帶塗層鈦合金的預打孔位置；步驟二根據帶塗層鈦合金的厚度設置雷射設備的參數；步驟三向預打孔位置釋放惰性氣體氬氣；步驟四啟動雷射設備，由雷射設備向帶塗層鈦合金的預打孔位置發射雷射束。文檔編號B23K26/40GK101733559SQ20091024882公開日2010年6月16日申請日期2009年12月28日優先權日2009年12月28日發明者萬秀屏,劉中華,姜雪梅,敖強,文寶林,邱兆峰,邱媛媛,陳衛東申請人:瀋陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司