水导激光加工K424高温合金热损伤机制研究

摘要

为研究水导激光技术加工K424高温合金的热损伤区规律,使用自主研发的水导激光加工系统对K424高温合金薄片进行打孔实验,采用旋切法进行钻孔,并在激光穿透材料后在孔壁继续旋转几圈去边缘毛刺。将切下的圆形工件进行镶嵌、打磨、抛光、腐蚀和清洗,使用Zeiss EVO 10扫描电镜观测工件上的热影响区情况与重铸层的厚度。实验结果发现,水导激光加工后工件边缘位置的晶粒无明显变化,不存在热影响区。重铸层的厚度在2μm以上,但是分布不均匀,有的位置甚至不存在重铸层。分析后得出结论为水导激光的激光功率过高或脉宽时间过长等相关参数会导致材料内部产生多余的热量,如果这些热量过高会造成加工位置附近形成热影响区,并产生过多的熔渣使重铸层的厚度增加。同时,加工过程中会由于水柱变向回流或者熔渣较大导致排水不畅等因素,都会造成水射流的不稳定,使工件切口处的重铸层的厚度变的不均匀。根据上述结论提出了解决水射流不稳定的加工方法。