电解液射流辅助激光微细加工技术研究
[Abstract]:In the process of laser processing, high power and high energy laser beams focus on the surface of the material, which causes the material to melt rapidly and vaporize away from the surface of the material to achieve the purpose of processing. Laser machining is characterized by high processing efficiency, contactless machining, extensive processing materials, etc. However, the traditional laser machining method will inevitably produce defects such as recast layer, micro-cracks and high concentration of heat affected zone, etc. The machined surface quality and service life of microstructures are reduced. In this paper, the electrolytic jet assisted laser micro-machining technology is proposed. The technology coaxial the laser beam with the corrosive electrolyte jet beam on the workpiece, and the corrosive electrolyte jet continuously scour the processing area while the laser is acting on the workpiece. Cooling and micro-corrosion can reduce the thickness of the recast layer, reduce the number of microcracks and eliminate the phenomenon of high concentration of heat affected zone. The main contents of this paper are as follows: firstly, the causes of the recast layer in laser machining are analyzed, the material removal mechanism and the laser coupling electrolyte jet beam mechanism in the laser micro-machining assisted by electrolyte jet are studied. The absorption theory and scattering theory of laser in electrolyte have been studied, and the energy attenuation law of two kinds of wavelength laser (532nmNm ~ (1064nm) in dynamic weak acid electrolyte (NaHSO _ 4 / HF) with different concentration, temperature and flow rate has been studied. The mathematical model of flow field and temperature field in the process of electrolyte jet assisted laser drilling is established. The mathematical model is calculated iteratively by using finite element difference method in fluent 14.0ANSYS software. The evolution process of the hole and the influence of the simulation processing parameters on the hole shape are obtained. The simulation machining parameters are used to carry out the actual compound drilling. The appearance and size of the contrast hole are consistent, which verifies the validity of the simulation in this paper, and compares the laser processing of stainless steel (1Cr18Ni9Ti) and monocrystalline silicon material (Si) in air. Water jet assisted laser machining and electrolyte jet assisted laser machining can reduce the thickness of the recast layer, reduce the number of microcracks and reduce the high concentration of heat affected zone, and verify that the electrolyte jet assisted laser machining can reduce the thickness of the recast layer and the high concentration of the heat affected zone. Finally, the drilling experiments were carried out on stainless steel (1Cr18Ni9Ti), and the effects of laser pulse energy, laser repetition rate, electrolyte concentration and electrolyte jet velocity on the material removal and the thickness of the recast layer were studied. The basic processing rules of electrolyte jet assisted laser micromachining are preliminarily grasped, which lays a foundation for the further study of electrolyte jet assisted laser micro machining technology.
【学位授予单位】:沈阳理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG665
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,本文编号:2183114
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