SiC_f/SiC复合材料的水导激光加工工艺基础研究
发布时间：2020-12-04 12:29
航空航天发动机的推重比与其热端部件的工作温度密切相关,采用加力燃烧室可大幅提升发动机的性能,由于对航空要求的不断提高,国内外提出航空发动机的热端部件使用新型耐高温纤维增强陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,CMC)和冷却结构(气膜孔冷却)。现阶段常规的机械加工和经典的特种加工无法满足SiC_f/SiC复合材料精密低损伤的二次加工要求。本文提出水导激光加工的方法,利用其激光高效蚀除及水射流快速冷却、冲刷和保护加工材料的特点,对SiC_f/SiC复合材料进行高质量的加工。首先本文对激光与水的耦合装置及调整装置进行设计并通过COMSOL仿真软件分析了耦合腔流场的速度和压力分布,以此为基础搭建了一套主要包括耦合光路、供水系统及加工平台的水导激光加工系统。搭建好加工系统后进行了系统调试,主要对耦合模块进行对中耦合调试并检验耦合质量,提出了稳定水束的判断依据并对耦合失效的原因进行了分析。然后对SiC_f/SiC复合材料的水导激光材料蚀除过程进行了仿真研究,通过扫描电镜和激光热导仪对SiC_f/SiC复合材料进行了结构特性观察和热性能测定,对水导激光加工过程进行了分析...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
耦合腔内流道的几何模型
图 2-2 耦合腔内流道的几何模型 喷嘴是形成水导激光所必须的反流式水磨材料制成且喷嘴口有锐利的边缘。根据片，喷嘴孔直径 120μm。从加工制造的简螺钉式设计，加工时只需用六角不锈钢安装和拆卸更为方便。如图 2-3 所示，红宝文采用了镶嵌安装和贴片安装两种方式流，从六角螺钉中间通孔射出。
图 2-4 CCD 上观察的喷嘴孔 本文研究的加工材料 SiCf/SiC 复合材，用水导激光进行加工必须要在较高的合装置其设计承载水压在 25MPa，这就耦合装置需要进行密封的地方有 4 处，喷嘴处。制的 55°密封圆锥管螺纹的设计，螺纹的连接与密封。耦合腔内部流道是通过盖间的密封，本文采用常见的 O 型圈密，通过 12 个 M12 的螺钉连接上下盖来合进水束的光学窗口，激光经聚焦镜后口平面，本文中将此光学窗口称为保护使用的保护玻璃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]C/SiC复合材料磨削的表面/亚表面损伤[J]. 丁凯,傅玉灿,苏宏华,何涛,于喜斋,丁国智. 金刚石与磨料磨具工程. 2014(04)
[2]连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用[J]. 王鸣,董志国,张晓越,姚博. 航空制造技术. 2014(06)
[3]陶瓷基复合材料不同加工工艺的表面形貌分析研究[J]. 焦健,王宇,邱海鹏,陈明伟,李秀倩,高淑雅,张文武. 航空制造技术. 2014(06)
[4]复合工艺制备C/SiC复合材料的热物理性能[J]. 周海军,董绍明,高乐,何平,张翔宇,丁玉生. 复合材料学报. 2013(S1)
[5]基于光强测量毛细超高压水射流集束性的实验研究[J]. 杨敏官,龚辰,王育立,陆金刚. 推进技术. 2014(01)
[6]C_f/SiC陶瓷基复合材料车削加工工艺研究[J]. 王平,张权明,李良. 火箭推进. 2011(02)
[7]蓝宝石对532nm激光吸收率的实验测量[J]. 何广涛,魏昕,谢小柱,谭伟明,宋悠全. 激光技术. 2011(01)
博士论文
[1]水导激光微细加工技术研究[D]. 李灵.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]硅微槽道的纳秒激光与水射流复合加工工艺基础研究[D]. 曹俊杰.哈尔滨工业大学 2018
[2]SiC_p/Al复合材料的水导激光加工技术研究[D]. 谭淞年.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2897609
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
耦合腔内流道的几何模型
图 2-2 耦合腔内流道的几何模型 喷嘴是形成水导激光所必须的反流式水磨材料制成且喷嘴口有锐利的边缘。根据片，喷嘴孔直径 120μm。从加工制造的简螺钉式设计，加工时只需用六角不锈钢安装和拆卸更为方便。如图 2-3 所示，红宝文采用了镶嵌安装和贴片安装两种方式流，从六角螺钉中间通孔射出。
图 2-4 CCD 上观察的喷嘴孔 本文研究的加工材料 SiCf/SiC 复合材，用水导激光进行加工必须要在较高的合装置其设计承载水压在 25MPa，这就耦合装置需要进行密封的地方有 4 处，喷嘴处。制的 55°密封圆锥管螺纹的设计，螺纹的连接与密封。耦合腔内部流道是通过盖间的密封，本文采用常见的 O 型圈密，通过 12 个 M12 的螺钉连接上下盖来合进水束的光学窗口，激光经聚焦镜后口平面，本文中将此光学窗口称为保护使用的保护玻璃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]C/SiC复合材料磨削的表面/亚表面损伤[J]. 丁凯,傅玉灿,苏宏华,何涛,于喜斋,丁国智. 金刚石与磨料磨具工程. 2014(04)
[2]连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用[J]. 王鸣,董志国,张晓越,姚博. 航空制造技术. 2014(06)
[3]陶瓷基复合材料不同加工工艺的表面形貌分析研究[J]. 焦健,王宇,邱海鹏,陈明伟,李秀倩,高淑雅,张文武. 航空制造技术. 2014(06)
[4]复合工艺制备C/SiC复合材料的热物理性能[J]. 周海军,董绍明,高乐,何平,张翔宇,丁玉生. 复合材料学报. 2013(S1)
[5]基于光强测量毛细超高压水射流集束性的实验研究[J]. 杨敏官,龚辰,王育立,陆金刚. 推进技术. 2014(01)
[6]C_f/SiC陶瓷基复合材料车削加工工艺研究[J]. 王平,张权明,李良. 火箭推进. 2011(02)
[7]蓝宝石对532nm激光吸收率的实验测量[J]. 何广涛,魏昕,谢小柱,谭伟明,宋悠全. 激光技术. 2011(01)
博士论文
[1]水导激光微细加工技术研究[D]. 李灵.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]硅微槽道的纳秒激光与水射流复合加工工艺基础研究[D]. 曹俊杰.哈尔滨工业大学 2018
[2]SiC_p/Al复合材料的水导激光加工技术研究[D]. 谭淞年.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2897609
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