电解液辅助紫外激光加工热障涂层工艺优化研究
发布时间:2021-10-09 05:32
针对热障涂层材料非导电、脆性大,无法采用常规电加工和机械加工等问题。本文提出电解液辅助紫外激光加工热障涂层新方法,搭建电解液辅助紫外激光加工热障涂层实验系统;建立基于响应曲面法的加工工艺回归模型,总结了紫外激光加工工艺规律;建立基于改进蚁群算法的工艺优化模型,实验验证优化模型的有效性,高效地找出最优实验方案。在陶瓷涂层关键零部件加工领域中具有重要的意义。本文的主要研究工作如下:首先,提出了一种电解液辅助紫外激光加工热障涂层材料新方法。在一定厚度的电解液层下,紫外激光束聚焦于工件表面,激光振镜实现紫外激光束对热障涂层材料的快速旋切,“双光子吸收”去除热障涂层材料基体,溃灭的空化气泡作用避免已加工的材料二次黏附,达到加工精度要求(±0.05mm),实现热障涂层微孔的无再铸层冷加工。其次,搭建了电解液辅助紫外激光加工热障涂层实验系统。(1)机械伺服控制系统控制工件的加工位置;(2)由扩束镜、反射镜和激光振镜等光学元件组成的紫外激光传输及聚焦系统实现激光束的高精度传输、移动和聚焦;(3)电解液净化系统控制电解液的循环使用,保证加工的一致性和重复精度。最后,设计了电解液辅助紫外激光加工热障涂层回...
【文章来源】:沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】:97 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和目的意义
1.2 课题相关领域的研究现状概述
1.2.1 激光技术与热障涂层材料发展概述
1.2.2 国外研究现状
1.2.3 国内研究现状
1.3 课题来源
1.4 本课题主要研究内容
第2章 电解液辅助紫外激光加工热障涂层机理
2.1 激光打孔机理
2.1.1 激光原理
2.1.2 激光特性
2.1.3 激光的聚焦
2.1.4 激光打孔原理
2.2 陶瓷热障涂层材料性能
2.3 热障涂层材料对激光的吸收
2.4 电解液辅助紫外激光加工热障涂层机理
2.4.1 热障涂层紫外激光加工的“双光子吸收”条件
2.4.2 激光加工中溃灭的空化气泡作用
2.4.3 电解液辅助紫外激光加工机理
2.5 本章小结
第3章 电解液辅助紫外激光加工系统的研制
3.1 电解液辅助紫外激光加工系统设计方案
3.2 光路传输及聚焦系统
3.3 电解液净化系统
3.4 电解液
3.5 系统其它设备
3.6 本章小结
第4章 基于响应曲面法的紫外激光加工回归模型
4.1 工艺参数分析
4.1.1 激光加工参数分析
4.1.2 旋切参数分析
4.2 实验设计
4.3 回归分析
4.3.1 上长短直径差
4.3.2 下长短直径差
4.3.3 上下直径差
4.3.4 上加工精度
4.3.5 下加工精度
4.4 影响分析
4.5 本章小结
第5章 基于改进蚁群算法的热障涂层加工工艺优化及验证
5.1 改进蚁群算法
5.1.1 基本蚁群算法原理
5.1.2 蚁群算法的改进
5.2 热障涂层加工工艺优化模型
5.3 工艺优化方法
5.4 优化结果与验证
5.5 本章小结
总结
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
附录A
A1 其余40组正交实验结果与表面形貌
【参考文献】:
期刊论文
[1]带热障涂层的高温合金飞秒激光旋切打孔[J]. 张学谦,邢松龄,刘磊,李勇,佟浩,邹贵生. 中国激光. 2017(01)
[2]飞秒激光加工SiC模型参数优化设计研究[J]. 李晓宇,孙会来,赵方方,聂晓菊. 激光与红外. 2016(08)
[3]水辅助激光刻蚀氧化铝陶瓷的研究[J]. 孔令瑞,张菲,段军,罗瑞峰,曾晓雁. 激光技术. 2014(03)
[4]带热障涂层镍基单晶高温合金的激光制孔研究[J]. 孙瑞峰,张晓兵,曹文斌,巩水利,张晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2014(05)
[5]群体智能和智能优化算法(英文)[J]. 杨新社,贺兴时. 纺织高校基础科学学报. 2013(03)
[6]采用532nm纳秒光纤激光对金属和热障涂层的激光微加工[J]. 赖宏坤,齐欢. 中国激光. 2013(08)
[7]热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展[J]. 魏绍斌,陆峰,何利民,许振华. 热喷涂技术. 2013(01)
[8]热障涂层技术应用进展[J]. 刘超,彭瑾,张微,曹学强. 航天制造技术. 2012(04)
[9]涡轮叶片气膜孔加工技术及其发展[J]. 朱海南,齐歆霞. 航空制造技术. 2011(13)
[10]高功率全固态紫外激光器研究新进展[J]. 柳强,闫兴鹏,陈海龙,黄磊,巩马理. 中国激光. 2010(09)
博士论文
[1]喷射液束电解—激光复合加工系统及加工工艺研究[D]. 袁立新.南京航空航天大学 2013
[2]绝缘陶瓷材料电火花加工技术及仿真研究[D]. 徐小兵.武汉理工大学 2009
[3]热障涂层隔热性能研究[D]. 牟仁德.北京航空材料研究院 2007
[4]磨料水射流铣削陶瓷材料加工技术研究[D]. 冯衍霞.山东大学 2007
[5]激光等离子体冲击波传输及空泡动力学特性研究[D]. 赵瑞.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]电解液射流辅助激光微细加工技术研究[D]. 宋义知.沈阳理工大学 2017
[2]氮化硅陶瓷的电火花精加工研究[D]. 王佳新.哈尔滨工业大学 2015
[3]蚁群算法的改进及其应用[D]. 裴振兵.辽宁科技大学 2015
[4]水射流激光复合切割陶瓷技术的研究[D]. 陈春映.江南大学 2014
[5]采用532nm纳秒光纤激光对金属和热障涂层的激光微加工研究[D]. 赖宏坤.上海交通大学 2014
[6]基于超声振动的电解电火花加工工艺研究[D]. 吕传伟.南京航空航天大学 2014
[7]单晶硅紫外激光微加工工艺研究[D]. 杨雄.华中科技大学 2011
[8]陶瓷薄膜(涂层)材料力学性能评价技术研究[D]. 李坤明.中国建筑材料科学研究总院 2010
[9]蚁群算法的改进[D]. 范红梅.燕山大学 2007
[10]蚁群算法的改进与应用[D]. 秦玲.扬州大学 2004
本文编号:3425734
【文章来源】:沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】:97 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和目的意义
1.2 课题相关领域的研究现状概述
1.2.1 激光技术与热障涂层材料发展概述
1.2.2 国外研究现状
1.2.3 国内研究现状
1.3 课题来源
1.4 本课题主要研究内容
第2章 电解液辅助紫外激光加工热障涂层机理
2.1 激光打孔机理
2.1.1 激光原理
2.1.2 激光特性
2.1.3 激光的聚焦
2.1.4 激光打孔原理
2.2 陶瓷热障涂层材料性能
2.3 热障涂层材料对激光的吸收
2.4 电解液辅助紫外激光加工热障涂层机理
2.4.1 热障涂层紫外激光加工的“双光子吸收”条件
2.4.2 激光加工中溃灭的空化气泡作用
2.4.3 电解液辅助紫外激光加工机理
2.5 本章小结
第3章 电解液辅助紫外激光加工系统的研制
3.1 电解液辅助紫外激光加工系统设计方案
3.2 光路传输及聚焦系统
3.3 电解液净化系统
3.4 电解液
3.5 系统其它设备
3.6 本章小结
第4章 基于响应曲面法的紫外激光加工回归模型
4.1 工艺参数分析
4.1.1 激光加工参数分析
4.1.2 旋切参数分析
4.2 实验设计
4.3 回归分析
4.3.1 上长短直径差
4.3.2 下长短直径差
4.3.3 上下直径差
4.3.4 上加工精度
4.3.5 下加工精度
4.4 影响分析
4.5 本章小结
第5章 基于改进蚁群算法的热障涂层加工工艺优化及验证
5.1 改进蚁群算法
5.1.1 基本蚁群算法原理
5.1.2 蚁群算法的改进
5.2 热障涂层加工工艺优化模型
5.3 工艺优化方法
5.4 优化结果与验证
5.5 本章小结
总结
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢
附录A
A1 其余40组正交实验结果与表面形貌
【参考文献】:
期刊论文
[1]带热障涂层的高温合金飞秒激光旋切打孔[J]. 张学谦,邢松龄,刘磊,李勇,佟浩,邹贵生. 中国激光. 2017(01)
[2]飞秒激光加工SiC模型参数优化设计研究[J]. 李晓宇,孙会来,赵方方,聂晓菊. 激光与红外. 2016(08)
[3]水辅助激光刻蚀氧化铝陶瓷的研究[J]. 孔令瑞,张菲,段军,罗瑞峰,曾晓雁. 激光技术. 2014(03)
[4]带热障涂层镍基单晶高温合金的激光制孔研究[J]. 孙瑞峰,张晓兵,曹文斌,巩水利,张晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2014(05)
[5]群体智能和智能优化算法(英文)[J]. 杨新社,贺兴时. 纺织高校基础科学学报. 2013(03)
[6]采用532nm纳秒光纤激光对金属和热障涂层的激光微加工[J]. 赖宏坤,齐欢. 中国激光. 2013(08)
[7]热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展[J]. 魏绍斌,陆峰,何利民,许振华. 热喷涂技术. 2013(01)
[8]热障涂层技术应用进展[J]. 刘超,彭瑾,张微,曹学强. 航天制造技术. 2012(04)
[9]涡轮叶片气膜孔加工技术及其发展[J]. 朱海南,齐歆霞. 航空制造技术. 2011(13)
[10]高功率全固态紫外激光器研究新进展[J]. 柳强,闫兴鹏,陈海龙,黄磊,巩马理. 中国激光. 2010(09)
博士论文
[1]喷射液束电解—激光复合加工系统及加工工艺研究[D]. 袁立新.南京航空航天大学 2013
[2]绝缘陶瓷材料电火花加工技术及仿真研究[D]. 徐小兵.武汉理工大学 2009
[3]热障涂层隔热性能研究[D]. 牟仁德.北京航空材料研究院 2007
[4]磨料水射流铣削陶瓷材料加工技术研究[D]. 冯衍霞.山东大学 2007
[5]激光等离子体冲击波传输及空泡动力学特性研究[D]. 赵瑞.南京理工大学 2007
硕士论文
[1]电解液射流辅助激光微细加工技术研究[D]. 宋义知.沈阳理工大学 2017
[2]氮化硅陶瓷的电火花精加工研究[D]. 王佳新.哈尔滨工业大学 2015
[3]蚁群算法的改进及其应用[D]. 裴振兵.辽宁科技大学 2015
[4]水射流激光复合切割陶瓷技术的研究[D]. 陈春映.江南大学 2014
[5]采用532nm纳秒光纤激光对金属和热障涂层的激光微加工研究[D]. 赖宏坤.上海交通大学 2014
[6]基于超声振动的电解电火花加工工艺研究[D]. 吕传伟.南京航空航天大学 2014
[7]单晶硅紫外激光微加工工艺研究[D]. 杨雄.华中科技大学 2011
[8]陶瓷薄膜(涂层)材料力学性能评价技术研究[D]. 李坤明.中国建筑材料科学研究总院 2010
[9]蚁群算法的改进[D]. 范红梅.燕山大学 2007
[10]蚁群算法的改进与应用[D]. 秦玲.扬州大学 2004
本文编号:3425734
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3425734.html