טכנולוגיית קידוח בלייזר לעיבוד-בדיוק גבוה מסגסוגת טיטניום

סגסוגות טיטניום, עם קשיות הוויקרס הגבוהה והמוליכות התרמית הנמוכה שלהן, מציגות אתגרים בולטים לקידוח מכאני קונבנציונלי, כולל בלאי מואץ של הכלים, דפורמציה תרמית חמורה ודיוק עיבוד לקוי. קידוח בלייזר, תוך שימוש ביתרונות של עיבוד ללא-מגע, דיוק גבוה ויעילות גבוהה, פורץ את המחסומים של עיבוד מדויק מסגסוגת טיטניום. זה יכול לאפשר שדרוג של ייצור-מתקדם לכיוון רמת-מיקרון וייצור חכם.

 

 

קידוח בלייזר ממקד קרן לייזר בצפיפות-אנרגיה- גבוהה על פני השטח של סגסוגת טיטניום, וגורם לחומר להימס, להתאדות ולהפוך מיידית לפלזמה. שאריות נפלטים על ידי גז-בלחץ גבוה ליצירת חורים-בדיוק גבוה. אופיו המתקדם טמון בשליטה מדויקת של תהליכי אנרגיה ועיבוד, עם פריצות דרך הליבה באיטרציה של טכנולוגיית פולסים ואופטימיזציה של מצבי עיבוד.

 

טכנולוגיית Pulse התקדמה מננו-שניה לפיקו-שניה ופמט-שנייה לייזרים מהירים במיוחד-. הוא משיג אידוי ישיר של החומר, מפחית את האזור המושפע מהחום (HAZ) עד מתחת ל-5 מיקרומטר ומונע פגמים כמו שכבות יצוק מחדש. עיבוד לייזר פמט-שניות אינפרא אדום של סגסוגת טיטניום גורם לחספוס דופן החור (Ra), דיוק בקוטר החור של ±2μm ודיוק מיקום חוזר של ±1.5μm, העומד בדרישות הדיוק של ייצור-בקצה גבוה.

 

מצבי העיבוד המרכזיים הם קידוח כלי הקשה וקידוח טרפה:

קידוח כלי הקשה שולט בעומק באמצעות פעימות, מה שהופך אותו ליעיל ביותר לייצור המוני של חורים מיקרו-רגילים;

 

קידוח טרפה מסתמך על תנועה יחסית מעגלית, משיג צורת חורים ואיכות קיר מעולה, ויכול לעבד חורים-בדיוק גבוה עם יחס רוחב-גובה העולה על 50:1. בשילוב עם מיקוד דינמי של קישור 5-צירים וטכנולוגיית מיצוב חזותי של CCD, הוא יכול גם לעבד חורים בעלי צורה מיוחדת על משטחים מעוקלים מורכבים ובזוויות נטייה של פחות או שווה ל-45 מעלות, כאשר הסטייה בין ציר החור לקו הנורמלי המעוצב פחותה או שווה ל-1.5 מעלות.

 

 

מקור תמונה: sciencedirect על קידוחי לייזר

 

 

בהשוואה לקידוח מכאני מסורתי ועיבוד שבבי פריקה חשמלית (EDM), קידוח לייזר יוצר תחרותיות טכנית ארבע-ב-אחת של "דיוק, יעילות, גמישות וידידותיות לסביבה" בעיבוד מדויק מסגסוגת טיטניום, עם יתרונות מקיפים. עיקרי הליבה הם פריצות הדרך הכפולות ביעילות ובדיוק- גבוהים במיוחד:

 

לייזרים סיבים-גבוהים בשילוב עם פולסים בתדר גבוה-200kHz מאפשרים עיבוד-חור בודד תוך 0.05-0.5 שניות, יעיל פי 10-מ-EDM. כושר הייצור של עיבוד להבי טורבינות תעופה גדל במעל 300%. גודל הנקודה הממוקדת הוא פחות או שווה ל-15μm, עם דיוק בקוטר חור של ±15μm ועגול גדול או שווה ל-95%, מה שמאפשר עיבוד יציב של חורים מיקרו בטווח של 0.001 מ"מ עד 1 מ"מ, שהוא הרבה יותר מדויק מעיבוד מכני מסורתי.

 

עיבוד ללא-מגע ויכולת הסתגלות מלאה לחומר מרחיבים את גבולות היישום: אין כוח חיתוך-מושרה עיוות, מתאים לסגסוגת טיטניום עם עובי של 0.1-50 מ"מ; מיתוג חכם של אורכי גל, פיצוי שיפוע אנרגיה, ו-0.2-0.8MPa גבוה-גז עזר מממשים גז-ללא ריכוז וללא מתח-עיבוד חורים דרך, עם HAZ פחות מ-50 מיקרומטר או שווה ל-50μm, מתאים לרכיבי ציפוי סגסוגת טיטניום.

 

אינטליגנציה וייצור ירוק מתאימים לשדרוג תעשייתי: הציוד משלב בינה מלאכותית וניטור-זמן אמת כדי לייעל באופן דינמי את פרמטרי העיבוד, להגדיל את שיעור ההסמכה לקוטר החור ל-98% ולהפחית את זמן ניפוי הבאגים הידני ב-90%; שימוש בשימון בכמות מינימלית (MQL) או ב-CO₂ סופר קריטי במקום חיתוך נוזלים מפחית את פליטת שפכים ביותר מ-90%, עם יעילות המרה אלקטרו-אופטית העולה על 30% וצריכת האנרגיה היחידה מופחתת ב-60%, בהתאם ליעדי הפחמן הכפולים ולדרישות הסביבתיות של{7}}ייצור גבוה.

 

 

היישום הבוגר של טכנולוגיית קידוח הלייזר מעצב מחדש את תהליכי הייצור של רכיבי סגסוגת טיטניום בתעופה וחלל, מכשירים רפואיים, רכבי אנרגיה חדשים ותחומים אחרים, והופך לתמיכה טכנית ליבה לייצור המוני של רכיבי ליבה מרכזיים.

 

בתחום התעופה והחלל, טכנולוגיה זו פורצת את מגבלות הייצור של רכיבי קצה חמים-: עיבוד בלייזר ב-Femtosecond של חורי קירור בלהבי טורבינה מסגסוגת טיטניום עם ציפויי מחסום תרמיים מונע נזקי ציפוי, משפר את אחידות זרימת אוויר הקירור ויעילות תרמית של המנוע, מאריך את חיי הלהב ומשפר את יעילות עור העיבוד, ומשפר את יעילות העיבוד של הלהב. מטוס קל משקל.

 

בתחום המכשור הרפואי, הוא מניח בסיס מבני איתן לרפואה מדויקת: רשת -התלת מימד דרך- חורים של שתלים אורטופדיים מאיצה את שילוב האוסאואינטגרציה, עיבוד המיקרו-חריץ של סטנטים קרדיו-וסקולריים משפר את חיי העייפות, והזמן המיקרו-{3}}אופרטיבי של עיבוד חורים מלאכותיים קצרים וניתוחים קצרים. שיעור התאוששות השמיעה.

בתחום רכבי האנרגיה החדשים והאלקטרוניקה הצרכנית, הוא מקדם קלות משקל של מוצרים ושדרוג ביצועים: העיבוד של מעטפות סוללות מתח מפחית באופן משמעותי את סיכוני הסיגים וסיכוני-קצר, ועיבוד המיקרו-חור של לוחות דו-קוטביים של תאי דלק מימן מגדיל באופן משמעותי את יכולת הייצור; העיבוד של צירי מסך מתקפלים משיג הפחתת משקל וחיי קיפול ארוכים, ועיבוד חורי הרמקולים במסגרות אמצעיות לטלפון נייד מבטיח ביצועים אקוסטיים יציבים.

 

 

קבוצת Ruihang מתמחה בייצור-חומרי גלם טיטניום באיכות גבוהה עבור העיבוד המדויק שלך. לפרטים נוספים, אנא צור איתנו קשר באמצעות המייל:Sam.Rui@bjrh-titanium.com

 

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