本发明属于激光微加工，具体涉及高温合金材料密封件气膜槽，还涉及高温合金材料密封件气膜槽制备方法。
背景技术：
1、在众多密封方式中，气膜密封技术凭借其无接触的特点，已成为航空发动机等高温、高速旋转设备的首要密封形式之一。气膜密封技术是利用微小间隙中气体的特殊流动特性，在上下表面之间形成平衡的气压支撑，通过调节气压，使上下表面所受压力达到平衡，维持稳定的气膜间隙。相比于传统机械接触式密封，气膜密封的无接触设计避免了机械磨损，大大提高了系统的使用寿命和可靠性。由于气体压力变化迅速，气膜密封能够实现快速密封和隔离，适合需要频繁切换的场合。
2、目前的气膜密封采用传统激光加工方法，在激光加工中易产生重铸层、微裂纹等热致缺陷，精度控制困难，难以满足微米级精度的要求，气膜密封件容易出现老化和性能退化现象，废品率高；且目前气膜密封技术的重心仍在气膜密封的系统设计优化，并没有针对气膜槽工艺技术的标准化与规范系统，因其制造工艺的复杂性和高精度要求，限制了该技术的广泛应用，因此气膜槽的高质量制备和工艺体系至关重要。
技术实现思路
1、本发明的第一个目的是提供的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，解决了现有技术制备密封件气膜槽存在加工工艺复杂，微米级精度难以控制，废品率高的问题。
2、本发明的第二个目的是提供高温合金材料密封件气膜槽。
3、本发明所采用的第一个技术方案是，高温合金材料密封件气膜槽制备方法，具体按照以下步骤进行实施：
4、步骤1，将高温合金密封件置于激光加工系统中；
5、步骤2，将设计好的气膜槽外形尺寸导入激光加工系统，设定参数，通过纳秒脉冲激光扫描高温合金密封件表面，进行高温合金密封件预加工，得到气膜槽的微观形貌；
6、步骤3，根据高温合金密封气膜槽加工要求，将预加工测试后的工艺参数再次优化修正，得到均匀分布的鱼鳞状微织构。
7、步骤1中激光加工系统包括机柜，机柜内设置工作台，工作台上设置x轴运动平台、y轴运动平台、z轴光路升降轴，x轴运动平台上设置三爪卡盘，将机械加工后干燥的高温合金密封件放入三爪卡盘上固定，三爪卡盘用于夹持固定高温合金密封件；z轴光路升降轴上设置激光器，z轴光路升降轴用于驱动激光器升降；机柜上设置控制器以及安装电气器件和操作面板，操作面板包括急停按钮、电源开关、激光控制按钮、驱动按键，急停按钮、电源开关、激光控制按钮、驱动按键分别电连接控制器，控制器分别电连接激光器、电气器件以及电源，用以实现对高温合金密封件沿x轴、y轴移动控制和激光器控制。
8、电气器件包括与x轴运动平台、y轴运动平台、三爪卡盘、z轴光路升降轴分别对应电连接的伺服电机，通过移动x轴运动平台、y轴运动平台确定加工位置，移动z轴光路升降轴确定焦距并定位，使用水平尺调整激光扫描振镜与加工平面保持平行。
9、步骤2启动激光器，将设计好的气膜槽图形导入控制器中，设置激光器的加工参数，激光器上配有转轴，通过控制器移动x轴运动平台、y轴运动平台、调节z轴光路升降轴，使得高温合金密封件与激光器的出光口轴心对齐，达到对应焦距，通过调节转轴与x轴运动平台、y轴运动平台，实现高温合金密封件端面、柱面气膜槽加工。
10、步骤2中激光器的加工参数为：加工功率4w-8w，扫描速度700mm/s-900mm/s，脉冲宽度14ns-30ns，重复频率28khz-33khz，加工次数为13次-18次，采用六向填充加工方式填充间距为8μm-12μm；
11、步骤2中使用激光共聚焦显微镜测量气膜槽的粗糙度、轮廓尺寸以及深度；使用电子显微镜得到气膜槽的微观形貌。
12、步骤2中通过移动加工平面确定焦距以及加工位置的方法分别针对端面与柱面气膜槽加工：
13、密封件端面气膜槽加工时，采用调节z轴光路升降轴自动对焦，通过红光预览来校准光路，移动x轴运动平台、y轴运动平台确保高温合金密封件与光路对心。
14、步骤2中密封件柱面气膜槽加工时，90°旋转激光扫描振镜，移动x轴运动平台、y轴运动平台，使用红外测距仪确定焦距，然后沿柱面刻蚀，通过激光影像测量仪得到加工公差范围与加工水平度；移动x轴运动平台、y轴运动平台，然后调整设备图形偏移得到精准的加工位置。
15、步骤2中端面与柱面气膜槽加工定位方法中，采用离焦量为-0.02mm。
16、本发明所采用的第二个技术方案是，高温合金材料密封件气膜槽为鱼鳞状形貌，微织构均匀，保证气流在槽道内的稳定分布和流动，微织构平均深度为20μm-25μm，粗糙度范围为3μm-4μm。
17、本发明的有益效果是：本发明制备的高温合金件表面气膜槽，提高了气膜槽的制备精度，提升了气膜密封件在极端环境的耐用性和可靠性，采用激光微加工技术实现了微米级精度控制，降低因激光加工产生的热致缺陷影响；制备工艺变得更加规范和高效，促进了技术的持续优化。凭借其优异的加工精度和稳定性，可应用于航空发动机严苛的工作环境，提升航空发动机高温合金密封件的使用寿命和可靠性，实现了纳秒激光在高温合金材料表面气膜槽的制备实验与工艺上的创新与突破。
1.高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行实施：
2.根据权利要求1所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，步骤1中激光加工系统包括机柜，机柜内设置工作台，工作台上设置x轴运动平台(9)、y轴运动平台(10)、z轴光路升降轴(2)，x轴运动平台(9)上设置三爪卡盘(8)，将机械加工后干燥的高温合金密封件放入三爪卡盘(8)上固定，三爪卡盘(8)用于夹持固定高温合金密封件；z轴光路升降轴(2)上设置激光器(1)，z轴光路升降轴(2)用于驱动激光器(1)升降；机柜上设置控制器(7)以及安装电气器件和操作面板，操作面板包括急停按钮(3)、电源开关(4)、激光控制按钮(5)、驱动按键(6)，急停按钮(3)、电源开关(4)、激光控制按钮(5)、驱动按键(6)分别电连接控制器(7)，控制器(7)分别电连接激光器(1)、电气器件以及电源，用以实现对高温合金密封件沿x轴、y轴移动控制和激光器(1)控制。
3.根据权利要求2所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，电气器件包括与x轴运动平台(9)、y轴运动平台(10)、三爪卡盘8、z轴光路升降轴(2)分别对应电连接的伺服电机，通过移动x轴运动平台(9)、y轴运动平台(10)确定加工位置，移动z轴光路升降轴(2)确定焦距并定位，使用水平尺调整激光扫描振镜与加工平面保持平行。
4.根据权利要求3所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，步骤2启动激光器(1)，将设计好的气膜槽图形导入控制器(7)中，设置激光器(1)的加工参数，激光器(1)上配有转轴，通过控制器(7)移动x轴运动平台(9)、y轴运动平台(10)、调节z轴光路升降轴(2)，使得高温合金密封件与激光器(1)的出光口轴心对齐，达到对应焦距，通过调节转轴与x轴运动平台(9)、y轴运动平台(10)，实现高温合金密封件端面、柱面气膜槽加工。
5.根据权利要求4所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，步骤2中激光器(1)的加工参数为：加工功率4w-8w，扫描速度700mm/s-900mm/s，脉冲宽度14ns-30ns，重复频率28khz-33khz，加工次数为13次-18次，采用六向填充加工方式填充间距为8μm-12μm。
6.根据权利要求5所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，步骤2中使用激光共聚焦显微镜测量气膜槽的粗糙度、轮廓尺寸以及深度；使用电子显微镜得到气膜槽的微观形貌。
7.根据权利要求6所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，步骤2中通过移动加工平面确定焦距以及加工位置的方法分别针对端面与柱面气膜槽加工：
8.根据权利要求7所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，步骤2中密封件柱面气膜槽加工时，90°旋转激光扫描振镜，移动x轴运动平台(9)、y轴运动平台(10)，使用红外测距仪确定焦距，然后沿柱面刻蚀，通过激光影像测量仪得到加工公差范围与加工水平度；移动x轴运动平台(9)、y轴运动平台(10)，然后调整设备图形偏移得到精准的加工位置。
9.根据权利要求8所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，步骤2中端面与柱面气膜槽加工定位方法中，采用离焦量为-0.02mm。
10.高温合金材料密封件气膜槽，采用权利要求9所述的高温合金材料密封件气膜槽制备方法，其特征在于，高温合金材料密封件气膜槽为鱼鳞状形貌，微织构均匀，保证气流在槽道内的稳定分布和流动，微织构平均深度为20μm-25μm，粗糙度范围为3μm-4μm。
