飞秒激光螺旋制孔工艺的数值仿真与实验研究

发布时间：2021-07-20 00:21

　　飞秒激光因其优异的加工性能在高端装备制造业中得到了广泛关注,包括航空发动机涡轮叶片气膜孔和汽车发动机喷油嘴孔等在内的高精密微小孔加工均可用飞秒激光实现。然而在飞秒激光实际制孔过程中还存在加工效率低下、加工质量不稳、加工参数选取盲目的问题,制约了其在工程上的应用。本文针对上述问题开展了飞秒激光螺旋制孔的数值模拟与实验研究,建立了用于描述螺旋制孔过程的数值仿真模型以及主要加工参数与材料烧蚀深度之间的映射模型,揭示了飞秒激光螺旋制孔过程中小孔的成形演化规律。研究成果为飞秒激光螺旋制孔过程提供了理论基础与模型指导,对微小孔的高精高效加工具有重要的理论指导意义和工程应用价值。本文主要研究内容与创新点包括:1.分析了高斯飞秒激光的光束特性及其与金属材料作用过程中材料的主要蚀除机理,讨论了描述飞秒激光与金属材料作用过程的双温模型及其在描述螺旋制孔工艺方面的不足。基于现有双温模型,在激光源项中加入了焦点在平面上的螺旋运动方程以及在光束传播方向上的速度控制项,建立了能够用于描述飞秒激光螺旋制孔工艺的改进双温模型,改善了现有数值模型在描述螺旋制孔工艺方面的不足。2.基于所提出的改进数值模型并采用临界点相分... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１涡轮叶片上的气膜孔ｌ４】??

图１．２四种典型的激光制孔工艺??

图２．１高斯光束传播不意图??


本文编号：3291734