纳秒激光与水射流耦合特性及蚀除材料实验研究

发布时间：2020-06-04 09:08

【摘要】：随着激光加工技术的不断进步,各种激光复合加工技术也在不断发展,其中激光与水射流耦合加工技术有广泛的应用前景。本文进行了纳秒激光与水射流耦合特性及其蚀除材料行为各方面的研究,针对耦合过程中不同时空能量特性参数下激光与水、材料之间的相互作用过程进行分析。首先,本文研究了纳秒激光与水射流耦合区域的相关特性,总结了激光的波长、脉宽等与击穿阈值的关系,并进行了相应的实验验证,阐述了不同脉宽作用下聚焦区域自由电子密度的发展进程,在此基础上提出了激光时域脉冲序列调控的方法。对耦合腔内产生气泡的原因展开了相关的实验研究并针对此现象提出了改进方案。随后,对于纳秒激光与水射流耦合能束特性进行了研究,设计搭建了耦合能束稳定长度测量装置并进行了相关的测量实验,对不同压力、不同耦合功率下稳定长度变化的规律进行分析,检测了耦合能束截面的激光能量分布。建立了耦合能束冲击过程的相关模型,探究了加工过程中水射流对于加工区域的冲刷作用。最后,进行了纳秒激光与水射流耦合能束蚀除材料的实验研究,对于304不锈钢、碳化硅以及硅等材料进行了划槽实验。深入分析了不同压力的加工效果及其产生的原因,对比了不同加工方法加工的槽道形貌,对于纳秒激光与水射流耦合能束加工材料的使用范围进行归纳总结,验证了纳秒激光与水射流耦合能束加工的优越性。论文针对纳秒激光与水射流耦合复杂的加工环境,结合理论分析与实验研究探索了纳秒激光与水射流耦合的聚焦区域,耦合能束以及加工区域的相关特性,为激光与水射流复合加工的整体应用提供理论支撑。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB30;TN249

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本文编号：2696160