一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110773872A(43)申请公布日2020.02.11(21)申请号201910887384.6(22)申请日2019.09.19(71)申请人中国人民解放军空军工程大学地址710038陕西省西安市灞桥区霸陵路1号申请人西南交通大学(72)发明人周留成蔡振兵俞延庆杨家仙李玉琴王学德(74)专利代理机构北京国坤专利代理事务所(普通合伙)11491代理人赵红霞(51)Int.Cl.B23K26/36(2014.01)B23K26/0622(2014.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法(57)摘要本发明涉及激光加工技术领域，且公开了一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，主要包括以下步骤：步骤一，加工工件前，将待加工工件安装于工作台上并设定激光器的相应参数，主要包括激光的波长、脉冲宽度、重复频率、激光器工作功率；步骤二，利用CAD软件进行加工路径的设定，利用激光打标控制软件设定具体加工条件，包括扫描速度，扫描次数，扫描线间距；步骤三，加工开始时，超短脉冲激光束从激光源发射。该涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，通过设定激光器的性能参数以及通过控制系统调节光束调整传输协调以及监测系统，实现对复杂曲面上的热障涂层高效、高精度去除。CN110773872ACN110773872A权利要求书1/1页1.一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，其特征在于，主要包括以下步骤：步骤一，加工工件前，将待加工工件安装于工作台上并设定激光器的相应参数，主要包括激光的波长、脉冲宽度、重复频率、激光器工作功率；步骤二，利用CAD软件进行加工路径的设定，利用激光打标控制软件设定具体加工条件，包括扫描速度，扫描次数，扫描线间距；步骤三，加工开始时，超短脉冲激光束从激光源发射，通过光束传输调整系统扩束调直后再经过扫描振镜的反射，最后由聚焦镜进行平行聚焦后照射到待加工工件表面；步骤四，加工过程中，通过控制系统协调光束传输系统和工作台，使脉冲激光束按照指定的路径去除表面热障涂层，其中工件随工作台移动，扫描振镜往复摆动，使得点状圆形光斑扫描成准线型圆形光斑；步骤五，加工过程中，通过实时监测系统观察清洗效果并反馈给控制系统，控制系统实时调整相应参数实现最优化清洗；步骤六，清洗过程完成，取出加工完成的工件。2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，其特征在于：所述超短脉冲激光束的脉冲宽度(单次脉冲持续时间)能达到飞秒级(10-15次方秒)甚至更低。3.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，其特征在于：所述光束传输系统能调节激光加工过程中的光斑直径、离焦量等参数。4.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，其特征在于：所述控制系统能协调工作台和光束传输系统，实现对复杂曲面上热障涂层的去除。5.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，其特征在于：所述超短脉冲激光束具有极高的峰值能量密度和极短的脉冲宽度，加工过程利用激光-等离子体的相互作用，使得超短脉冲激光光子被材料中电子吸收，进而导致材料的去除，因此能够去除非金属陶瓷层以及与基材发生物化反应的强附着力粘接层。6.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，其特征在于：所述超短脉冲激光束脉冲宽度极短，其脉宽短于绝大多数物理化学过程的特征时间(如电子弛豫时间及电子-声子弛豫时间等)，加工过程引入极少量的热，可实现真正意义上的“冷加工”。7.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，其特征在于：所述超短脉冲激光束区别于长脉冲激光束，并不会造成基材的烧蚀气化、冲击振动，因此加工过程中不会形成熔融区以及微裂纹、可控性极高，对基材表面不损伤或损伤很小。8.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法，其特征在于：所述超短脉冲激光束去除表面热障涂层过程中可以配备气体喷嘴，气体喷嘴可以释放气体，用于避免热障涂层去除过程中的基体表面的二次污染并提高去除效率。2CN110773872A说明书1/5页一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法技术领域[0001]本发明涉及激光加工技术领域，具体为一种涡轮叶片热障涂层飞秒激光精准化去除方法。背景技术[0002]在航空技术的快速发展的背景下，航空发动机正朝着高流量比、高推重比的方向发展，这很大程度上取决于发动机涡轮的进口温度。下一代航空发动机推重比大于12，要求其涡轮叶片等热端部件的服役温度达到2000K。随着对发动机热端部件服役温度要求的提高，仅仅依靠高温合金本身的抗高温性能已经满足不了航