بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند سوراخکاری لیزر سوپرآلیاژ Hastelloy X روی مشخصه‌های هندسی سوراخ

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنایع و معادن ایران، تهران، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر، فرآیند سوراخ‌کاری لیزری به عنوان یکی از روش‌های موثر برای سوراخ‌کاری ریز قطعات با دقت بالا، زمان کم و نسبت طول به قطر بالا در صنایع گوناگون به ویژه صنعت هوافضا مورد استفاده قرار گرفته است. جهت بهبود کیفیت فرآیند سوراخ‌کاری، شناسایی پارامترهای فرآیند و بررسی تاثیر آن‌ها بر روی مشخصه‌های خروجی سوراخ لازم است. در این پژوهش فرآیند سوراخکاری لیزری Nd:YAG به روش چند پالسی بر روی سوپرآلیاژ Hastelloy X انجام گرفت و تاثیر پارامترهای فرآیند شامل فرکانس لیزر، عرض پالس و زمان نگهداری پرتو بر روی مشخصه‌های ‌هندسی سوراخ (قطر سوراخ در قسمت ورودی و خروجی، دایره‌ای بودن سوراخ در قسمت ورودی و خروجی و زاویه مخروطی سوراخ) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد با افزایش فرکانس لیزر، میانگین قطر سوراخ در قسمت ورودی و خروجی افزایش یافته اما میزان دایره‌ای بودن در قسمت ورودی و خروجی کاهش می‌یابد و همچنین زاویه مخروطی‌شدن سوراخ نیز کمتر می‌شود. با افزایش عرض پالس، میانگین قطر در قسمت ورودی و خروجی و دایره‌ای بودن سوراخ در قسمت ورودی و خروجی به ترتیب افزایش و کاهش می‌یابند. همچنین میزان مخروطی‌شدن سوراخ با افزایش عرض پالس کاهش می‌یابد. با افزایش زمان نگهداری پرتو، میانگین قطر سوراخ در قسمت ورودی و خروجی افزایش یافته اما میانگین دایره‌ای بودن ورودی و خروجی سوراخ کمتر شده و زاویه مخروطی سوراخ کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Chen MF, Hsiao WT, Wang MC, Yang KY, Chen YF) 2015( A theoretical analysis and experimental verification of a laser drilling process for a ceramic substrate. Int J Adv Manuf Technol 81)9-12(: 1723-1732.
[2]  Bharatish A, Murthy HNN, Anand B, Satyanarayana BS, Nagaraja S, Sunil RY (2014) Laser Microdrilling of Thermal Barrier Coatings. Procedia Mater Sci 5: 1005–1014.
[3]  Gautam GD, Pandey AK (2018) Pulsed Nd:YAG laser beam drilling: A review. Opt Laser Technol 100: 183-215.
 [4] Bahar ND, Marimuthu S, Yahya WJ (2016) Pulsed Nd: YAG laser drilling of aerospace materials (Ti-6Al-4V), IOP Conf. Ser.: Mater Sci Eng 152(1): 1-10.
[5] Gupta U, Nath AK, Bandyopadhyay PP (2016) Laser micro-hole drilling in thermal barrier coated nickel based superalloy, IOP Conf. Ser.: Mater Sci Eng 149(1): 1-10.
[6] Shin J, Mazumder J (2016) Shallow Angle Drilling of Inconel 718 Using a Helical Laser Drilling Technique. J Manuf Sci Eng 139(3): 31004-310013.
[7] Moradi M,  Mohazab Pak A, Khorram A (2016) An Experimental Investigation of the Effects of Fiber Laser Percussion Drilling: Influence of Process Parameters. , Int J Adv Des Manuf Technol 9(4): 7-12.
[8] Rajesh P, Nagaraju U, Gowd GH, Vardhan TV (2017) Experimental and parametric studies of Nd:YAG laser drilling on austenitic stainless steel. Int J Adv Manuf Technol 93(1-4) : 65-71.
[9] Zhang R,  Li W,  Liu Y, Wang C, Wang J, Yang X, Cheng L (2015) Machining parameter optimization of C/SiC composites using high power picosecond laser. App Surf Sci 330: 321-331.
[10] Duan W, Wang K, Dong X, Mei X, Wang W, Fan Z (2014) Experimental characterizations of burr deposition in Nd:YAG laser drilling: a parametric study. Int J Adv Manuf Technol 76 (9-12): 1529-1542.
[11] Rega Y, Leitz KH, Schmidt M (2011) Influence of processing gas on the ablation quality at ns-laser beam ablation. Phys Procedia 12(2): 182-187.
[12] Sezer HK, Li L, Schmidt M, Pinkerton AJ, Anderson B, Williams P (2006) Effect of beam angle on HAZ, recast and oxide layer characteristics in laser drilling of TBC nickel superalloys. Int J Mach Tool Manu 46(15): 1972-1982.
[13] Girardot J, Schneider M, Berthe L, Favier V (2013)  Investigation of delamination mechanisms during a laser drilling on a cobalt-base superalloy. J Mater Process Technol 213(10): 1682-1691.
[14] Ahn DG, Jung GW (2009) Influence of process parameters on drilling characteristics of Al 1050 sheet with thickness of 0.2 mm using pulsed Nd: YAG laser. Trans Nonferrous Met Soc China 19( 1) 157-163.
[15] Khorram A, Ghoreishi M, Torkamany MJ, Bali MM (2014) Laser brazing of inconel 718 alloy with a silver based filler metal. Opt Laser Technol 56: 443-450.
[16] Han W (2004) Computational and experimental investigations of laser  drilling and welding for microelectronic packaging, PhD Thesis, Worcester Polytechnic Institute, America.
[17] Moradi M, Mohazabpak AR (2018) Statistical modelling and optimization of laser percussion microdrilling of Inconel 718 sheet using response surface methodology (RSM), Lasers in Eng 39(3-6(: 313-331.
[18] Ghoreishi M, Low DKY, Li L (2002) Comparative statistical analysis of hole taper and circularity in laser percussion drilling. Int J Mach Tool Manu 42(9): 985-995.
[19] Girardot J, Schneider M, Berthe L, Favier V (2013) Investigation of delamination mechanisms during a laser drilling on a cobalt-base superalloy. J Mater Process Technol 213(10): 1682-1691.