纳秒激光薄铝板精密打孔研究

发布时间：2017-07-16 23:11

  本文关键词：纳秒激光薄铝板精密打孔研究

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【摘要】：激光打孔是目前小孔加工中不可缺少而且应用广泛的激光加工方法之一。近年来,随着人们对微孔加工质量要求的不断提高,传统的机械加工方法已不能满足微孔加工深径比的要求,而激光加工可以满足许多加工的特殊要求,由于脉冲激光打孔具有效率高、成本低及综合技术经济效益显著等优点,因此它已成为小孔加工中最为人们所重视的加工方法。人们已在很多材料上做过打微孔研究,但是,群微孔加工研究却很少,本文所用材料为厚度为100μm的铝板,其加工难度在于薄铝板在加工过程中不变形,孔的一致性要好,并且锥度不能过大,孔口周围不能有太多熔融物。其可以较好作为的吸声材料,达到降低噪音的目的。在做精密微孔研究时,脉冲宽度是一个至关重要的因素。本文首先分析了飞秒、皮秒及纳秒激光器加工的优缺点,选择出最适合本课题的激光器进行加工研究。然后分析了纳秒激光与金属材料的作用机理,研究了激光器所有脉冲宽度下对金属铝的损伤阈值,以及不同脉冲数目下的损伤阈值,并得出了其变化规律:脉宽越窄,损伤阈值越低。当脉宽为520ns时,铝的单脉冲损伤阈值为18.8J/cm2;脉宽为10ns时,损伤阈值为4.58J/cm2。通过研究不同脉宽对打孔的影响,得出纳秒激光器窄的脉宽打出的孔锥度小、圆度好、孔口及孔壁熔融物少、孔口周围喷溅物颗粒少的孔。在进行阵列打孔研究时,先研究了激光器不同参数对打孔的影响,并得出了各参数对打孔的影响规律。然后对参数进行优选,设计了一种新的阵列加工工艺,可以有效的避免铝板在进行密集微孔加工时变形的问题,加工出的孔一致性好,锥度小、圆度好、孔口周围几乎没有熔融物等,提高了微孔的质量。通过对穿孔铝板做吸声检测,吸声系数理论值为0.85,实验值为0.79,穿孔铝板可以较好的达到降低噪音的目的。
【关键词】：纳秒 群微孔 薄铝板 效率 阵列
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG665
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 引言8
• 1.2 课题研究来源及主要内容8-9
• 1.2.1 课题来源8
• 1.2.2 研究的主要内容8-9
• 1.3 课题研究的意义9
• 1.4 激光打孔技术国内外发展现状以及发展趋势9-11
• 1.5 激光打孔的优点11-13
• 第2章 纳秒激光与金属材料的作用机理研究13-21
• 2.1 激光与金属材料作用概述13-14
• 2.2 激光与材料作用一般规律14-15
• 2.3 激光打孔的特性15-16
• 2.4 激光加工的技术分类16-18
• 2.4.1 飞秒激光加工技术16-17
• 2.4.2 皮秒激光加工技术17-18
• 2.4.3 纳秒激光加工技术18
• 2.5 激光打孔方式的分类18-20
• 2.5.1 冲击打孔法19
• 2.5.2 轮廓迂回法19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 纳秒激光不同脉宽对铝的损伤阈值实验研究21-31
• 3.1 引言21
• 3.2 激光器参数21-23
• 3.3 损伤阀值计算的方法23-25
• 3.3.1 损伤阈值实验方案设计23
• 3.3.2 损伤阀值的计算原理23-25
• 3.4 损伤阈值的实验系统与样品制备25-27
• 3.4.1 损伤阈值实验系统25-26
• 3.4.2 损伤阈值实验样品制备26-27
• 3.5 损伤阈值实验结果及分析27-30
• 3.5.1 单脉冲的损伤阈值27-28
• 3.5.2 多脉冲的损伤阈值28-30
• 3.6 本章小结30-31
• 第4章 纳秒激光脉冲宽度对铝板打孔的影响31-40
• 4.1 引言31
• 4.2 实验材料与方法31-32
• 4.3 结果与分析32-39
• 4.3.1 脉冲宽度对铝板打孔孔径的影响32-33
• 4.3.2 脉冲宽度对孔锥度的影响33-34
• 4.3.3 脉冲宽度对孔内壁的影响34-37
• 4.3.4 脉冲宽度对打孔孔口喷溅的影响37-38
• 4.3.5 脉冲宽度对圆度的影响38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第5章 纳秒激光阵列打孔工艺研究40-52
• 5.1 引言40
• 5.2 激光参数对打孔的影响40-46
• 5.2.1 离焦量对打孔的影响40-42
• 5.2.2 重复频率对打孔的影响42-43
• 5.2.3 不同打孔方式对打孔的影响43-45
• 5.2.4 循环打标次数对打孔的影响45-46
• 5.3 激光阵列打孔研究46-50
• 5.4 本章小结50-52
• 第6章 总结与展望52-54
• 6.1 总结52-53
• 6.2 本文创新点53
• 6.3 展望53-54
• 参考文献54-58
• 致谢58

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本文编号：550958