复杂曲面激光打孔成套设备与工艺研究

发布时间：2023-12-13 19:14

　　由于激光打孔相比于传统打孔方式所固有的优势,它在制造业中的应用越来越广泛。而随着应用范围的扩大,被加工的靶材也不再局限于薄板,具有不同表面形状且厚度相对较大的靶材逐渐增加,对时间成本的追求也更强烈,所以对激光打孔加工的设备和工艺要求也越来越高。本文分析了设备和工艺两方面对激光打孔的影响,并研究了焦点随动这种新型工艺对打孔的影响。本文首先分析了激光束的特性和激光束与靶材的作用过程,发现了不同参数和质量的激光束会对打孔造成不同的影响,而光束质量和参数的变换依靠激光打孔设备来实现,其中主要依靠激光器。而在激光器中谐振腔的变化会对激光束产生明显影响,所以本文利用光学模拟软件,对共轴谐振腔在腔镜不对称且距离不同时腔内的激光束进行模拟。得出结论,在腔镜不对称且距离逐渐增加时,光束质量逐渐变差,由基模高斯光束变为含有高阶模的高斯光束,光斑直径逐步增加,光束能量逐步减少。又通过实验验证了在谐振腔内加装光阑对打孔质量的影响,发现加装光阑会对孔形有明显改善。接下来使用最大输出功率为1500W的CO₂激光器,采用不同的参数进行打孔实验。得出结论,脉冲能量、脉冲宽度、脉冲频率和辅助气体气...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 概述
    1.2 激光打孔的优缺点
    1.3 激光打孔技术的发展
    1.4 激光打孔设备的发展
    1.5 激光打孔在复杂曲面的应用
    1.6 课题研究的主要内容
第2章 激光及打孔过程分析
    2.1 激光的特性
    2.2 激光与靶材的作用过程概述
    2.3 靶材对激光的吸收
    2.4 激光打孔的分类
    2.5 本章小结
第3章 激光打孔设备及其对光束的影响
    3.1 总体结构
    3.2 激光器
        3.2.1 激光器的工作物质
        3.2.2 泵浦源
        3.2.3 谐振腔
        3.2.4 电源系统
    3.3 光学系统
        3.3.1 聚焦与准直透镜
        3.3.2 小孔光阑
    3.4 机械系统
    3.5 冷却系统
    3.6 本章小结
第4章 激光打孔工艺分析及实验验证
    4.1 激光打孔实验方案
    4.2 激光打孔实验结果分析
        4.2.1 脉冲能量对打孔的影响
        4.2.2 脉冲宽度对打孔的影响
        4.2.3 脉冲重复频率对打孔的影响
        4.2.4 离焦量对打孔的影响
        4.2.5 辅助气体气压对打孔的影响
    4.3 激光打孔辅助工艺
    4.4 本章小结
第5章 提高打孔速度的工艺研究
    5.1 激光打孔过程数学模型
    5.2 激光及材料参数的设定
    5.3 模型的建立与网格划分
    5.4 仿真结果与分析
    5.5 本章小结
第6章 结论
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3873800