Sebagai bahan pilihan untuk komponen struktur-kelas atas mesin-aero,-superalloy berbahan dasar nikel menghadirkan tantangan signifikan dalam pembuatan lubang pendingin-film berkualitas tinggi karena sifat kekerasan dan kekuatannya yang tinggi. Teknologi pemrosesan laser-yang dipandu air telah menunjukkan potensi besar dalam pembuatan lubang pendingin film, namun penerapan tekniknya dibatasi oleh koordinasi antara kualitas dan efisiensi pemrosesan. Untuk mengatasi masalah ini, penelitian ini menggunakan mode penggandengan cahaya air multi-fokus-untuk mencapai penggandengan yang efisien antara laser berdaya tinggi 1064 nm-dengan pancaran air yang stabil. Selain itu, strategi pengeboran pemotongan annular multi-lintasan dari dalam ke luar juga diperkenalkan, dan efek energi laser-pulsa tunggal, kecepatan pemindaian, dan frekuensi pulsa pada morfologi permukaan lubang mikro dan akurasi geometri diselidiki menggunakan metode variabel kontrol. Berdasarkan hal ini, lubang mikro yang disiapkan berdasarkan parameter proses yang dioptimalkan dianalisis dan diverifikasi menggunakan pemindaian mikroskop elektron dan spektroskopi dispersif energi. Hasilnya menunjukkan bahwa energi{18}}pulsa tunggal adalah parameter utama yang dicapai melalui lubang{19}}mikro. Dengan meningkatkan kecepatan pemindaian dan frekuensi pulsa secara tepat, efek pengendapan lelehan dan akumulasi termal dapat dikurangi secara efektif, sehingga meningkatkan morfologi permukaan dan akurasi pemesinan lubang mikro. Khususnya, ketika energi pulsa tunggal diatur ke 0,8 mJ, kecepatan pemindaian ke 25 mm/s, dan frekuensi pulsa ke 300 kHz, lubang mikro berkualitas tinggi dengan diameter masuk 820 μm dan lancip 0,32 derajat dapat dibuat dalam waktu sekitar 60 detik. Struktur mikro dan distribusi elemen lubang mikro memastikan bahwa pemrosesan laser yang dipandu air menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam mengurangi pembentukan kembali lapisan, meminimalkan zona yang terkena dampak panas, dan menjaga kehalusan dinding lubang.
Kata kunci:-laser berpemandu air; paduan berbahan dasar nikel-; lubang pendingin film; pemotongan melingkar multi-lintasan; mekanisme pemrosesanSebagai bahan pilihan untuk komponen struktur-panas mesin-aero, superalloy-berbasis nikel menghadirkan tantangan signifikan dalam pembuatan lubang pendingin-film berkualitas tinggi karena sifat kekerasan dan kekuatannya yang tinggi. Teknologi pemrosesan laser yang dipandu air-telah menunjukkan potensi besar dalam pembuatan lubang pendingin film, namun penerapan teknisnya dibatasi oleh koordinasi antara kualitas dan efisiensi pemrosesan. Untuk mengatasi masalah ini, penelitian ini menggunakan mode penggandengan cahaya air multi-fokus-untuk mencapai penggandengan yang efisien antara laser berdaya tinggi 1064 nm-dengan pancaran air yang stabil. Selain itu, strategi pengeboran pemotongan annular multi-lintasan dari dalam ke luar juga diperkenalkan, dan pengaruh energi laser-pulsa tunggal, kecepatan pemindaian, dan frekuensi pulsa pada morfologi permukaan lubang mikro dan akurasi geometri diselidiki menggunakan metode variabel kontrol. Berdasarkan hal ini, lubang mikro yang disiapkan berdasarkan parameter proses yang dioptimalkan dianalisis dan diverifikasi menggunakan pemindaian mikroskop elektron dan spektroskopi dispersif energi. Hasilnya menunjukkan bahwa energi-pulsa tunggal adalah parameter kunci untuk dicapai melalui lubang-mikro. Dengan meningkatkan kecepatan pemindaian dan frekuensi pulsa secara tepat, efek pengendapan lelehan dan akumulasi termal dapat dikurangi secara efektif, sehingga meningkatkan morfologi permukaan dan akurasi pemesinan lubang mikro. Khususnya, jika energi pulsa tunggal disetel ke 0,8 mJ, kecepatan pemindaian ke 25 mm/s, dan frekuensi pulsa ke 300 kHz, lubang mikro berkualitas tinggi dengan diameter masuk 820 μm dan lancip 0,32 derajat dapat dibuat dalam waktu sekitar 60 detik. Struktur mikro dan distribusi unsur lubang mikro memastikan bahwa pemrosesan laser yang dipandu air menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam mengurangi pembentukan kembali lapisan, meminimalkan zona yang terkena dampak panas, dan menjaga kehalusan dinding lubang.
Kata kunci:-laser berpemandu air; paduan berbahan dasar nikel-; lubang pendingin film; pemotongan melingkar multi-lintasan; mekanisme pemrosesan
Studi ini mengeksplorasi penggunaan laser berpemandu -air dengan panjang gelombang 1064 nm untuk pengeboran annular Inconel 718. Studi ini menjelaskan mekanisme parameter proses utama seperti energi pulsa tunggal, kecepatan pemindaian, dan frekuensi pulsa mempengaruhi morfologi dan akurasi geometri lubang mikro-. Berdasarkan temuan ini, pendekatan optimal untuk mencapai pengeboran-efisiensi dan-presisi tinggi ditentukan. Kesimpulan utamanya dirangkum sebagai berikut: (1) Penerapan strategi pengeboran laser berpemandu "dari dalam ke luar" multi-lintasan air-dapat meningkatkan efek gerusan pancaran air pada material cair, mengurangi zona yang terkena dampak panas dan sisa material cair di permukaan masuk lubang mikro. (2) Saat memproses lubang mikro Inconel 718 dengan laser berpemandu air dengan panjang gelombang 1064 nm, kombinasi parameter proses yang optimal adalah: energi pulsa tunggal 0,8 mJ, kecepatan pemindaian 20 mm/s, dan frekuensi pulsa laser 300 kHz. Dengan konfigurasi parameter ini, lubang mikro berkualitas tinggi dapat dihasilkan dengan diameter masuk 822,7 µm, sirkularitas 0,9893, lancip 0,32 derajat, dan kekasaran permukaan Sa kurang dari 9,58 µm. (3) Berdasarkan karakteristik morfologi penampang lubang mikro yang diproses dengan laser berpemandu air, permukaan lubang mikro dapat dibagi menjadi empat wilayah berbeda: zona resolidifikasi, zona penonjolan, zona depresi, dan zona rekahan. Zona resolidifikasi dan zona rekahan masing-masing mewakili morfologi unik di pintu masuk dan keluar lubang mikro. Zona tonjolan dan zona depresi tersebar di sepanjang dinding lubang mikro, dan mekanisme pembentukannya terkait erat dengan efek fototermal serta karakteristik pemanasan dan pendinginan yang cepat selama pemrosesan laser yang dipandu air. (4) Pengamatan terhadap profil-pintu masuk, keluar, dan dinding lubang mikro menunjukkan bahwa pemrosesan laser-yang dipandu air menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam mengurangi lapisan perombakan dan zona yang terkena dampak panas serta menjaga kebersihan dinding lubang. Teknologi ini secara efektif memitigasi efek termal dan kerusakan oksidasi yang terkait dengan pemrosesan laser pulsa panjang konvensional, sehingga menghasilkan pemesinan Inconel 718 yang berkualitas tinggi dan berefisiensi tinggi.
