JP2015511889A - 高出力ファイバーレーザー流出孔穿孔装置、および高出力ファイバーレーザー流出孔穿孔装置を使用する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
12 高出力ファイバーレーザー
12 Ybファイバーレーザー
14 ビーム伝送システム
16 レーザーヘッド
18 工作物
20 通路
24 微小亀裂
26 改鋳層
Claims (21)
- 複数の離間された貫通する通路を定める不連続の本体部を含み、
通路の各々が、改鋳層と1つまたは複数の微小亀裂とを含む表面特性を有する周囲層によって画定され、
形成される場合、前記改鋳層の深さと前記微小亀裂の幅とが、航空宇宙業界におけるそれぞれの基準より各々小さいファイバーレーザー加工工作物。 - 改鋳層の厚さに関する前記業界基準が0.005インチであり、微小亀裂の幅に関する前記業界基準が0.0015インチである、請求項1に記載のファイバーレーザー加工工作物。
- 前記改鋳層の厚さが約0.0015インチと約0.0025インチとの間で変化し、前記微小亀裂の幅が約0.0002インチと約0.001インチとの間で変化する、請求項1に記載のファイバーレーザー加工工作物。
- 前記本体部が、アルミニウム、セラミックス、金属セラミックス、ニッケル合金、ステンレス鋼、チタニウム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される材料から作られる、請求項1に記載のファイバーレーザー加工工作物。
- 前記本体部は、タービン翼、ノズル、案内翼、燃焼室、および再燃焼装置から成る群から選択される構成を有する、請求項1に記載のファイバーレーザー加工工作物。
- 前記離間された通路は、それぞれ実質的に均一な直径およびテーパーを有し、前記周囲層は、各々、スパッタがなく、不規則性のない清浄で実質的に均一な出口と入口とを有する、請求項1に記載のファイバーレーザー加工工作物。
- 前記離間された通路は、x未満の標準偏差を有する実質的に均一な開口を有する、請求項6に記載のファイバーレーザー加工工作物。
- 工作物および単一モード高出力ファイバーレーザーを、経路に沿って複数の所定の位置の間で互いに対して制御可能に移動するステップと、
前記位置の各々において前記ファイバーレーザーを周期的に放出するステップであって、それによって、前記工作物の複数の貫通する離間された通路を穿孔するように、前記位置に投射される少なくとも一回のパルスを出力し、前記少なくとも一回のパルスは、改鋳層が、通路を定める周囲部に形成される場合、航空宇宙業界に関する基準より小さい厚さを有し、かつ、1つまたは複数の微小亀裂が、前記改鋳層に形成される場合、航空宇宙業界に関する基準より小さい幅を有するように選択された光学的特性を有するステップと
を含む、工作部を穿孔する方法。 - 前記ファイバーレーザーを周期的に放出する前記ステップは、各位置あたりで一回のパルスだけを出力することを含み、前記一回のパルスは、通路全体を穿孔するように形成および構成される、請求項8に記載の方法。
- 各位置での一回のパルスは、約10ミリ秒のパルス幅と、方形の形と、6kWと約20kWとの間で変化するピーク出力とを有する、請求項9に記載の方法。
- 前記ファイバーレーザーを周期的に放出する前記ステップは、各位置あたりで、約25Hzと約50Hzとの間で変化する繰返し速度で、複数回のパルスを出力することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記パルスを出力することは、各々が0.5から約3ミリ秒の間のパルス幅を有する均一な方形パルスを構成することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記均一なパルスを出力することは、M2値と、焦点位置と、スポットサイズと、約6kWと約20kWとの間の範囲のピーク出力とを含む実質的に均一なパラメータを有する基本モードで実質的に起こる、請求項12に記載の方法。
- 厚さに関する前記基準は約0.0015インチであり、幅に関する前記基準は約0.0005インチである、請求項8に記載の方法。
- 本体部の選択された位置に複数の個別のパルスを放射するように作動し、複数の貫通する実質的に均一な離間された通路をそれぞれの位置に提供するように構成された高出力Ybファイバーレーザーを含み、
前記通路は周囲部によって各々定められ、前記パルスは、改鋳層が、前記周囲部に形成される場合、航空宇宙業界に関する基準より小さい厚さを有し、かつ、1つまたは複数の微小亀裂が、前記改鋳層に形成される場合、航空宇宙業界に関する基準より小さい幅を有するように選択されたパラメータを各々有する、工作物の本体部を穿孔するためのレーザーシステム。 - 改鋳層の厚さに関する前記基準が0.005インチであり、微小亀裂の幅に関する前記基準が0.0015インチである、請求項15に記載のレーザーシステム。
- 前記ファイバーレーザーは、単一の個別のパルスが通路全体を穿孔するだけのパラメータを有するように構成される、請求項15に記載のレーザーシステム。
- 前記単一の個別のパルスは、方形の形と、少なくとも10ミリ秒のパルス幅と、少なくとも...のピーク出力とを含むパラメータを有し、
前記パラメータは、前記通路のそれぞれの前記周囲部が、実質的に均一な角度でテーパー状とされ、実質的に均一な直径を有し、スパッタがなく、かつ、不規則性のない清浄で実質的に均一な出口と入口とを有するように選択される、請求項17に記載のレーザーシステム。 - 前記ファイバーレーザーは、単一の通路に対して一連の前記個別のパルスを放射するように構成され、
前記パルスは、方形の形と、約0.5から約3ミリ秒の間で変化するパルス幅とを含む、実質的に均一なパラメータをそれぞれ有し、
前記パラメータは、前記通路のそれぞれの前記周囲部が、実質的に均一な角度でテーパー状とされ、実質的に均一な直径を有し、スパッタがなく、かつ、不規則性のない清浄で実質的に均一な出口と入口とを有するように選択される、請求項15に記載のレーザーシステム。 - 前記ファイバーレーザーは、約25から約50Hzの間の繰返し速度で、かつ、約6kWと約20kWとの間で変化するピーク出力で、前記個別のパルスを出力するように作動する、請求項15に記載のレーザーシステム。
- 前記高出力単一モードYbファイバーレーザーは、互いと光学的に連結されると共に、実質的に均一なM2値と、実質的に均一な焦点位置およびスポットサイズと、約6kWと約20kWとの間の範囲の実質的に均一なピーク出力とを有するYbをドープした発振器の出力放射を各々が有する複数のモジュールを含んで構成される、請求項15に記載のレーザーシステム。
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