在合金中进行毫秒打击钻探的数值模拟和实验研究
Liang Wang1, Long Xu1, Changjian Wu1
1Faculty of Mechanical and Materials Engineering, Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|August 14, 2025
概括
优化合金TC4轮机叶片中薄膜冷却孔的激光钻孔至关重要. 脉冲能量,宽度和计数显著影响孔尺寸和圆度,指导未来的制造工艺.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 航空航天工程 航空航天工程
背景情况:
- 薄膜冷却孔对于飞机发动机中的轮机叶片热管理至关重要.
- 在像合金TC4这样的先进材料中钻出这些孔,带来了重大挑战.
- 优化激光钻孔参数对于实现所需的微孔特性至关重要.
研究的目的:
- 研究激光钻孔参数对TC4合金中的薄膜冷却孔质量的影响.
- 为了确定微孔制造的最佳激光钻孔条件.
- 为了解决过程参数和孔几何之间的关系提供见解.
主要方法:
- 使用ANSYS软件进行激光钻探模拟的有限元分析 (FEA).
- 使用冲击钻探方法对TC4合金进行实验验证.
- 脉冲宽度,脉冲能量和脉冲数量的系统变化.
主要成果:
- 模拟结果表明脉冲能量和数量主要影响孔径,而脉冲数量和宽度影响孔径.
- 实验数据显示,入口/出口直径增加,脉冲能量更高 (2.0-2.8 J).
- 随着脉冲宽度 (0.6-1.4毫秒) 和脉冲计数 (40-60) 的增加,渐变变的增加,这两个参数也影响了圆度.
结论:
- 激光钻孔参数对TC4中的薄膜冷却孔的尺寸准确度和圆度具有关键影响.
- 通过模拟和实验指导的优化参数选择是有效微孔钻探的关键.
- 这项研究为提高轮机叶片冷却功能的制造精度提供了基础.
