フェムト秒レーザー平面螺旋ドリリング戦略は、柔軟性、精度、加工効率の面で多くの利点があり、特定の宇宙用エンジン燃料供給ノズルの直通穴の加工精度要求を満たすことができます。したがって、本研究ではフェムト秒レーザー平面螺旋ドリリング方式を採用し、レーザー出力、単層送り速度、単層走査時間、デフォーカス量およびパルス繰返し率の相互作用およびこれらが穴あけ品質に与える影響を体系的に研究しました。結果は、デフォーカス量が入口径に最も顕著な影響を与え、出口径およびテーパーに大きな影響を与えるパラメータは出力および送り量であり、加工効率に最も影響を与えるパラメータは出力であることを示しています。これらの影響規則に基づいて調整を行い、本実験では厚さ1.5 mmのGH3044板材に直径390 μmの貫通穴を成功裏に加工し、入口および出口径誤差が0.6 μm未満、テーパーが0.5°未満であることを実証しました。異なるパラメータ条件下で微細穴内壁の粗さ変化規則を統計的に分析し、それに基づいてパラメータを調整することで、穴壁粗さをSa 0.6 μmまで効果的に低減し、加工要件を満たしました。穴壁形態の分析は穴あけ品質が良好であることを示しており、レーザーパルスの繰返し頻度が増加するにつれて穴壁付近の組織が徐々に粗くなるものの、明確な再溶融層や熱影響部はなく、高精度微細穴の相対的な「冷加工」を実現できることが分かりました。本研究は高い霧化効果を追求する異形穴の製作に向けた理論的根拠を提供します。

レーザー技術;フェムト秒レーザー;ニッケル基高温合金;微細穴;加工品質