机械工程学报

作者：赵万芹, 张涛, 孙涛, 梅雪松, 凡正杰, 崔健磊, 段文强, 王文君

单位：1. 西安交通大学机械工程学院 西安 710049;2. 西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室 西安 710049

关键词：气膜冷却孔,超快激光,加工机理,加工工艺,后壁防护；

基金：国家科技重大专项(2019-VII-0009-0149)、国家自然科学基金(52105465)、航空发动机及燃气轮机基础科学中心(P2022-A-IV-002-003)和西安交通大学基本科研业务费专项资金(xzy012023146)资助项目。

航空发动机的大推重比发展趋势刺激了涡轮叶片气膜冷却孔的高质量加工需求，而超快激光一方面由于其近似“冷加工”的性质在无重铸层、低孔壁粗糙度等微孔加工领域表现优异，另一方面兼具无材料选择性、非接触式、柔性加工等特点在微纳加工领域应用广泛，因此，气膜冷却孔的超快激光加工逐渐成为研究热点。然而涡轮叶片作为典型的薄壁腔体类零件，激光穿透叶片照射到空腔内壁引发的烧蚀损伤问题始终难以解决，后壁防护技术随之越来越受重视。立足于气膜冷却孔的超快激光加工，首先归纳总结了超快激光微孔加工的烧蚀机理及仿真案例，点明仿真分析和实验对照已经构成了激光加工的普遍研究方案；随后从激光参数、扫描方式、加工步骤等三个方面对比分析了超快激光气膜冷却孔加工的工艺路线及具体加工效果；在此基础上进一步总结了材料填充、工艺调控等后壁防护关键技术对高质量气膜冷却孔加工的重要作用，明确了填充材料的填充、取出、防护等性能需求，确定了工艺调控的可行策略及辅助作用，最后指出了超快激光制孔工艺研究的关键目标以及后壁防护技术的系统性、协同性发展趋势，为气膜冷却孔的实际加工奠定基础。

来源：2025年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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