基于有序造型设计的干气密封超快激光精密加工

摘要

干气密封的核心技术在于微米级槽型的加工,密封槽型的理论深度hg一般为3~10μm、粗糙度Ra≤0.8μm,目前的主流开槽方式为激光加工,但其实际加工精度与理论研究存在较大差距,严重影响了干气密封的实际使用效果。本工作通过采用超快激光加工技术,以碳化硅(SiC)材料为实验对象,实现了槽深幅值波动区间为2μm、最大粗糙度为0.59μm水平的槽型精密加工,提出了以材料气化阈值对应最小激光能量为基准的超快激光精密加工工艺思路。同时结合有序造型设计方法,得到了有序性好、规整度高的有序造型槽型结构,微尺度织构间距的最大误差仅为2.5%。该技术较传统工艺方法的加工时间缩短约30%,实现了适用于实际工业应用的低成本、高效率的有序造型激光定向加工技术。最后提出了基于同一检测手段下的平均多处随机检测均方差的质量检测评价方法,可对干气密封开槽质量及深度进行科学认定,研究结果可为进一步提高干气密封的加工制造水平、降低成本提供理论和技术支持。