复杂曲面激光微加工研究
发布时间：2020-12-13 12:18
激光微加工具有重要的科学意义和应用价值,在近半个世纪以来得到了广泛研究。本文使用纳秒和飞秒激光,搭建了复杂曲面部件激光精密加工实验系统,研究了复杂曲面激光着色和气膜孔加工。主要研究结果如下:(1)研究了激光在复杂曲面上加工均匀结构色的实验方法,包括样品分区规划、复杂加工路径设计、调整样品姿态保证激光垂直入射、焦点控制等。利用波长为532 nm、脉宽为90 ns的纳秒激光器,精密五轴运动系统,以及自主研发的计算机辅助制造程序,通过精确控制机械运动和激光辐照参数,在平面和复杂曲面上制备了亚波长周期条纹。研究了不同激光能流密度和扫描速率对条纹形成的影响,发现能流密度F=7.52 J/cm~2和扫描速率v=7.0 mm/s时,形成最佳条纹。结合偏振控制器件,发展了一种同步偏振控制技术,实现对激光偏振方向的同步控制,从而实现对条纹方向的精确操控,同时研究了不同的条纹方向对着色效果的影响。在不锈钢平板上制备了颜色鲜艳、外轮廓清晰的彩色图案,进一步实现了复杂曲面上彩色图案的制备。(2)分析了激光旋切打孔的特点。采用飞秒和纳秒激光相结合的加工方式,通过设计一系列计算程序,在镍基合金平板上实现了异型气膜...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
周期条纹对金属颜色的影响
华东师范大学硕士学位论文41.3复杂曲面部件上激光打孔当前我国已成为世界制造业的中心，但是在高端精密制造领域，我国和国际领先水平还有差距，复杂曲面部件打孔方面，如航空发动机涡轮叶片的气膜孔加工技术是国内外研究的热点，相关技术在经济方面乃至在国家安全领域都具有重要价值。气膜冷却孔是指在涡轮叶片前缘、叶身型面等3D曲面轮廓部位沿叶身方向呈线性排列的小孔，连通着叶身表面与叶片内部的空腔。如图1-2所示。图1-2航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔激光加工。图1-3为涡轮叶片气膜孔冷却原理图。当发动机运转时，空腔中的温度非常高，连续的气流从叶片内部流向外部，在叶片表面上形成了动态的气体保护膜。这样，叶片主体与高温空气隔离，仍可在高温环境中正常工作。图1-3涡轮叶片气膜冷却原理图。实际涡轮叶片气膜孔具有数量多、空间角度复杂等特点，且实际涡轮叶片气膜孔多为异形孔。复杂曲面三维部件激光精密打孔是涡轮叶片气膜孔精密加工的关键之一，也是航空发动机技术研发的重点之一。
华东师范大学硕士学位论文41.3复杂曲面部件上激光打孔当前我国已成为世界制造业的中心，但是在高端精密制造领域，我国和国际领先水平还有差距，复杂曲面部件打孔方面，如航空发动机涡轮叶片的气膜孔加工技术是国内外研究的热点，相关技术在经济方面乃至在国家安全领域都具有重要价值。气膜冷却孔是指在涡轮叶片前缘、叶身型面等3D曲面轮廓部位沿叶身方向呈线性排列的小孔，连通着叶身表面与叶片内部的空腔。如图1-2所示。图1-2航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔激光加工。图1-3为涡轮叶片气膜孔冷却原理图。当发动机运转时，空腔中的温度非常高，连续的气流从叶片内部流向外部，在叶片表面上形成了动态的气体保护膜。这样，叶片主体与高温空气隔离，仍可在高温环境中正常工作。图1-3涡轮叶片气膜冷却原理图。实际涡轮叶片气膜孔具有数量多、空间角度复杂等特点，且实际涡轮叶片气膜孔多为异形孔。复杂曲面三维部件激光精密打孔是涡轮叶片气膜孔精密加工的关键之一，也是航空发动机技术研发的重点之一。
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞秒激光在金属钼表面诱导产生纳米量级周期条纹结构的研究[J]. 王浩竹,杨丰赫,杨帆,聂美彤,杨建军. 中国激光. 2015(01)
[2]基于k-均值聚类算法的模具型腔曲面分片加工研究[J]. 冯志新,蔡玉俊,黎振,潘鑫. 北京工业大学学报. 2012(05)
博士论文
[1]大型复杂曲面激光精密制作功能性结构的关键技术研究[D]. 王曦照.华中科技大学 2018
[2]自由曲面分片研抛与轨迹规划的研究[D]. 林洁琼.吉林大学 2005
硕士论文
[1]K24高温合金的飞秒激光微小孔加工基础研究[D]. 艾亚米（Adeyemi Oluwaseun John）.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：2914525
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
周期条纹对金属颜色的影响
华东师范大学硕士学位论文41.3复杂曲面部件上激光打孔当前我国已成为世界制造业的中心，但是在高端精密制造领域，我国和国际领先水平还有差距，复杂曲面部件打孔方面，如航空发动机涡轮叶片的气膜孔加工技术是国内外研究的热点，相关技术在经济方面乃至在国家安全领域都具有重要价值。气膜冷却孔是指在涡轮叶片前缘、叶身型面等3D曲面轮廓部位沿叶身方向呈线性排列的小孔，连通着叶身表面与叶片内部的空腔。如图1-2所示。图1-2航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔激光加工。图1-3为涡轮叶片气膜孔冷却原理图。当发动机运转时，空腔中的温度非常高，连续的气流从叶片内部流向外部，在叶片表面上形成了动态的气体保护膜。这样，叶片主体与高温空气隔离，仍可在高温环境中正常工作。图1-3涡轮叶片气膜冷却原理图。实际涡轮叶片气膜孔具有数量多、空间角度复杂等特点，且实际涡轮叶片气膜孔多为异形孔。复杂曲面三维部件激光精密打孔是涡轮叶片气膜孔精密加工的关键之一，也是航空发动机技术研发的重点之一。
华东师范大学硕士学位论文41.3复杂曲面部件上激光打孔当前我国已成为世界制造业的中心，但是在高端精密制造领域，我国和国际领先水平还有差距，复杂曲面部件打孔方面，如航空发动机涡轮叶片的气膜孔加工技术是国内外研究的热点，相关技术在经济方面乃至在国家安全领域都具有重要价值。气膜冷却孔是指在涡轮叶片前缘、叶身型面等3D曲面轮廓部位沿叶身方向呈线性排列的小孔，连通着叶身表面与叶片内部的空腔。如图1-2所示。图1-2航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔激光加工。图1-3为涡轮叶片气膜孔冷却原理图。当发动机运转时，空腔中的温度非常高，连续的气流从叶片内部流向外部，在叶片表面上形成了动态的气体保护膜。这样，叶片主体与高温空气隔离，仍可在高温环境中正常工作。图1-3涡轮叶片气膜冷却原理图。实际涡轮叶片气膜孔具有数量多、空间角度复杂等特点，且实际涡轮叶片气膜孔多为异形孔。复杂曲面三维部件激光精密打孔是涡轮叶片气膜孔精密加工的关键之一，也是航空发动机技术研发的重点之一。
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞秒激光在金属钼表面诱导产生纳米量级周期条纹结构的研究[J]. 王浩竹,杨丰赫,杨帆,聂美彤,杨建军. 中国激光. 2015(01)
[2]基于k-均值聚类算法的模具型腔曲面分片加工研究[J]. 冯志新,蔡玉俊,黎振,潘鑫. 北京工业大学学报. 2012(05)
博士论文
[1]大型复杂曲面激光精密制作功能性结构的关键技术研究[D]. 王曦照.华中科技大学 2018
[2]自由曲面分片研抛与轨迹规划的研究[D]. 林洁琼.吉林大学 2005
硕士论文
[1]K24高温合金的飞秒激光微小孔加工基础研究[D]. 艾亚米（Adeyemi Oluwaseun John）.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：2914525
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