在航空航天工程領(lǐng)域，渦輪葉片的氣膜冷卻技術(shù)作為應(yīng)對極端高溫工況的核心解決方案，其冷卻孔的加工精度對冷卻效率及部件服役壽命具有決定性影響。近年來，超快激光加工技術(shù)憑借非接觸、高精度的技術(shù)特性，已成為氣膜冷卻孔加工的主流工藝，而掃描方式的科學(xué)選擇與優(yōu)化則構(gòu)成了調(diào)控加工質(zhì)量的核心技術(shù)路徑。

    兩大技術(shù)體系的原理分野與工藝特征
    一、振鏡掃描系統(tǒng)：垂直入射模式下的孔型精確調(diào)控
    振鏡掃描技術(shù)通過調(diào)控激光以垂直入射方式作用于材料表面，憑借多樣化掃描路徑實現(xiàn)孔型的精確調(diào)控。印度國家理工學(xué)院DEEPU團隊的研究表明：在較高激光能量與較低脈沖重復(fù)頻率的工藝參數(shù)組合下，采用同心圓掃描路徑可獲得優(yōu)異的加工效果——所制備的冷卻孔圓度誤差低于5%，表面粗糙度Ra值可控制在1.2μm以內(nèi)，為氣膜形成提供了理想的表面基底。
    西安交通大學(xué)梅雪松課題組提出了一種創(chuàng)新性方法，通過五軸機床C軸的角度偏轉(zhuǎn)及徑向偏置設(shè)計，建立了激光與工件之間的特異空間位姿關(guān)系。該技術(shù)在5mm鎳基合金樣件加工中實現(xiàn)了突破性進展：成功制備出深徑比達10:1的無錐度冷卻孔。其技術(shù)本質(zhì)是通過機械偏轉(zhuǎn)模擬光楔旋切的傾斜入射效應(yīng)，為大深徑比孔的加工提供了新的技術(shù)思路。

    二、光楔旋切系統(tǒng)：傾斜入射模式下的無錐度加工革新
    光楔旋切技術(shù)以激光傾斜入射為核心技術(shù)特征，通常采用圓形或螺旋形掃描路徑，在無錐度、低粗糙度加工場景中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。哈爾濱工業(yè)大學(xué)WANG團隊針對飛秒激光螺旋制孔工藝開展深入研究，通過螺旋鉆孔與單圓掃描工藝的復(fù)合應(yīng)用，有效解決了傳統(tǒng)加工過程中的孔壁氧化附著問題。實驗數(shù)據(jù)顯示，該復(fù)合工藝可使孔壁粗糙度降低40%以上，垂直條紋缺陷完全消除，形成規(guī)則的納米級紋理結(jié)構(gòu)。
    西北工業(yè)大學(xué)LI團隊聚焦于“尺寸效應(yīng)”研究，發(fā)現(xiàn)激光掃描直徑與冷卻孔錐度呈現(xiàn)非線性關(guān)聯(lián)：當孔徑小于0.3mm時，錐度增長率可達15%/μm，且孔壁形貌由微裂紋、氧化物殘留逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚣{米條紋。該研究揭示了小孔徑加工的關(guān)鍵制約因素——殘余物排出效率，為工藝優(yōu)化確立了“以排屑機制為核心”的調(diào)控策略。

    工藝適應(yīng)性對比與材料加工特性分析

    南京航空航天大學(xué)方菊團隊在SiC/SiC復(fù)合材料加工實驗中發(fā)現(xiàn)：當進行30°斜孔加工時，光斑起始平面每下降0.1mm，入口直徑減小0.05mm，錐度增加2°；而當斜孔角度超過25°時，入口下沿崩邊缺陷發(fā)生率驟增120%。該研究表明傾斜入射角度需與材料特性進行協(xié)同優(yōu)化，以規(guī)避加工缺陷。

    技術(shù)選型策略與未來發(fā)展趨勢
    振鏡掃描技術(shù)的“路徑多樣性”與光楔旋切技術(shù)的“角度可控性”形成了互補關(guān)系。在工程實踐中，針對復(fù)雜孔型（如發(fā)散型、臺階型）的加工需求，宜優(yōu)先選用振鏡掃描系統(tǒng)；而航空發(fā)動機渦輪葉片所需的深徑比＞8:1的無錐度冷卻孔，則更需依賴光楔旋切技術(shù)。當前，該領(lǐng)域的研究熱點正朝著“多物理場耦合調(diào)控”方向發(fā)展，通過激光能量、頻率等參數(shù)與掃描軌跡的動態(tài)匹配，有望在提升加工效率的同時，將孔壁粗糙度進一步降低30%以上。

    基于掃描方式的精準調(diào)控技術(shù)，不僅推動了航空發(fā)動機熱防護技術(shù)的發(fā)展，更在新能源汽車電池散熱孔、微電子器件微型通道加工等高端制造領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。未來，隨著超快激光光源功率密度與控制系統(tǒng)精度的雙重提升，掃描方式的創(chuàng)新將成為突破微納制造技術(shù)瓶頸的核心驅(qū)動力。