GH4037 合金毫秒激光倾斜打孔试验与仿真

针对航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔加工问题,选取GH4037合金为研究对象,利用德国德玛吉精密激光打孔机床进行 毫秒激光倾斜打孔试验,并采用COMSOL软件进行仿真。在倾角为15°的情况下,测试了激光光束离焦量分别为负离焦、零离焦和正离焦情况下的打孔质量,在零离焦打孔时,不仅打孔深度较大,且在入口处的圆度较好,横纵向孔径差值最小。在30°和45° 2种倾角下进行打孔试验对比,结果表明：在零离焦情况下,激光脉冲数为180、重复频率为60 Hz、脉宽为1 ms、脉冲能量为1.2～1.8 J,且在无辅助气体的斜孔加工条件下,倾斜角度为30°时的孔形形貌较好,倾斜角度为45°时的孔形形貌较差,主要原因在于倾斜角度增大,靶材反射率提高,靶材表面的光斑面积增加,孔口处的燃烧效应增强,产生明显的二次烧蚀现象。采用COMSOL软件的固体传热和变形几何模块对打孔过程进行仿真,仿真结果可在一定程度上预测试验结果。