激光打孔技術(shù)因其加工效率高、質(zhì)量好、成本低、適用材料范圍廣等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造。高效率激光沖擊打孔,普遍采用大能量、高峰值功率的激光脈沖,典型的是IPG公司的QCW系列光纖激光器,但該激光器技術(shù)難度高,且其能量利用率有待提高。為降低打孔激光器的技術(shù)難度以及進一步提高激光沖擊打孔的能量利用率,本文提出了采用調(diào)制的連續(xù)激光和高重復(fù)頻率、高峰值功率的脈沖激光串進行復(fù)合激光沖擊打孔的方法,以代替現(xiàn)有的大能量、高峰值功率的單脈沖激光。建立了激光沖擊打孔理論模型,證明相同單脈沖能量下激光脈寬對材料的熱影響區(qū)域影響不大,即調(diào)制復(fù)合激光沖擊打孔與大能量、高峰值功率脈沖激光沖擊打孔有相近的能量利用率。并指出調(diào)制復(fù)合激光進行沖擊打孔時,調(diào)制的連續(xù)激光與高重復(fù)頻率、高峰值功率的激光脈沖串之間,存在最佳匹配關(guān)系。搭建調(diào)制連續(xù)激光和高重復(fù)頻率、高峰值功率脈沖激光復(fù)合沖擊打孔實驗系統(tǒng),進行了3mm厚Q235B鋼材激光材料去除率實驗。結(jié)果表明,復(fù)合激光脈沖激光可以用于沖擊打孔,大大降低了打孔激光器的技術(shù)難度,但相同能量下復(fù)合激光脈沖沖擊打孔比高峰值功率激光單脈沖的材料去除率稍低,并驗證了調(diào)制的連續(xù)激光與脈沖... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

激光打孔技術(shù)分類超快激光器作用出的孔雖然孔型質(zhì)量較高，但其作用材料的厚度通常在1mm

圖 1-2 Hanon 等用于激光打孔的毫秒激光波形）多臺激光復(fù)合作用5 年，美國科學(xué)家 Jay A. Fox[18]采用了功率密度約 700W/cm2的 CO2連續(xù)激率密度約 5 109W/cm2，脈寬 25ns 的 Nd:glass 激光器共同作用不銹鋼使得連續(xù)光打孔成為可能，同時減少了打孔過程中的重鑄層。0 年，美國科學(xué)家 C. Lehane[19]首次提出雙脈沖打孔的方法，脈寬 3.5ms， 5 105W/cm2的激光 1 和脈寬 0.15ms，功率密度 1.5 106W/cm2的激光用 1/8 英寸（3.2mm）厚的不銹鋼，提高了打孔效率。5 年，美國的 A. C. Forsman[20]將兩個納秒激光延時 30-150ns 后疊加用打孔，得到了深徑比大于 10 的孔型，材料去除率提高了 3-10 倍，具有鑄層和熱影響區(qū)。6 年，德國科學(xué)家 K. Walther 和 M. Brajdic[21]利用脈寬 17ns 的 DPSS 激 0.5ms 的 Nd：YAG 激光復(fù)合作用于 5、8、10 毫米厚的 1.4301 不銹鋼，

圖 1-3 秦淵等實驗結(jié)果的盲孔截面圖研究表明，脈沖激光的脈寬越短，與材料相互作用過程中的熱影響區(qū)越層也越少，因此研究者采用多脈沖激光沖擊打孔時引入一個短脈沖激光起到改善孔型質(zhì)量和輔助提高效率的作用，其中長脈沖激光本身可單獨過程，短脈沖激光僅起到輔助作用。而在本文采用的復(fù)合激光沖擊打孔采用較低峰值功率的調(diào)制連續(xù)激光和高峰值功率脈沖激光共同用于打孔現(xiàn)有的高峰值、大功率的毫秒激光。 本文主要研究內(nèi)容激光沖擊打孔過程中，脈沖激光的單脈沖能量和峰值功率密度是關(guān)鍵性將材料加熱至氣化必須要有足夠的能量，才能使材料溫升以及克服相變潛熱；而峰值功率密度則決定了材料的相變過程的快慢從而影響材料的

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]“中國光谷”激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策研究[J]. 楊青,萬興子,劉星星.  科技和產(chǎn)業(yè). 2015(08)

博士論文
[1]毫秒激光打孔過程熔融噴濺、重鑄層和微裂紋形成機理研究[D]. 張廷忠.南京理工大學(xué) 2017
[2]碳鋼激光打微孔質(zhì)量控制技術(shù)研究[D]. 陳岱民.長春理工大學(xué) 2013
[3]毫秒激光與金屬材料相互作用中的熱學(xué)和力學(xué)效應(yīng)研究[D]. 秦淵.南京理工大學(xué) 2012
[4]基于“三明治”新方法的激光深熔焊接小孔效應(yīng)的模擬研究[D]. 張屹.湖南大學(xué) 2005

碩士論文
[1]復(fù)合激光打孔最佳匹配參數(shù)的理論與實驗研究[D]. 許本志.華中科技大學(xué) 2017
[2]復(fù)合脈沖激光深度打孔的理論與實驗研究[D]. 何雅靜.華中科技大學(xué) 2016
[3]Nd：YAG激光器激光打孔實驗研究[D]. 宮磊.長春理工大學(xué) 2008
[4]激光熱處理過程中材料的激光吸收率研究[D]. 陳君.浙江工業(yè)大學(xué) 2008
[5]高質(zhì)量激光打孔技術(shù)的研究[D]. 辛鳳蘭.北京工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：2985398