針對(duì)微尺度下金屬箔模具沖孔存在模具擠壓磨損、對(duì)中困難,激光打孔存在燒蝕、吸收層無法補(bǔ)償?shù)葐栴},提出通過激光誘導(dǎo)空泡對(duì)金屬箔進(jìn)行加載來實(shí)現(xiàn)沖裁小孔的方法。研究了不同激光焦點(diǎn)位置（H=0～4 mm）、激光能量（E=10.3～50.8 mJ）和銅箔厚度（T=20～70μm）對(duì)銅箔沖孔的影響,發(fā)現(xiàn)激光焦點(diǎn)位置影響明顯,當(dāng)銅箔變形平均深度達(dá)到147.0μm后,銅箔發(fā)生剪切斷裂,可實(shí)現(xiàn)沖裁,并且制備的小孔邊緣正表面無燒蝕、毛邊、裂紋和卷邊等缺陷。同時(shí),利用高速攝影儀對(duì)激光誘導(dǎo)空化微孔沖裁過程進(jìn)行研究,結(jié)果表明激光誘導(dǎo)空化微孔沖裁過程是激光等離子體沖擊波、空泡潰滅沖擊波和微射流共同加載的過程。 

【文章來源】：現(xiàn)代制造工程. 2020,(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

激光誘導(dǎo)空化微孔沖裁裝置原理

每組試驗(yàn)重復(fù)5次。試驗(yàn)結(jié)果采用VHX-600E型超景深三維顯微系統(tǒng)、Olympus公司生產(chǎn)的LEXT OLS4000型激光共聚焦顯微鏡及HITACHI S-3400 N型掃描電鏡(SEM)進(jìn)行觀察。表1 Nd:YAG固體激光器主要技術(shù)參量 技術(shù)參量 參量值 波長/nm 532 脈寬/ns 7 單脈沖能量/mJ 10.1～61 重復(fù)頻率/Hz 1～10 焦點(diǎn)直徑/μm 115

式中:Ix(λ)為激光束在水中傳輸距離x后的能量;I0(λ)為激光束到達(dá)水面表層時(shí)的能量;λ為激光波長;u(λ)為激光束衰減系數(shù),表示激光傳輸1 m距離后能量衰減的自然對(duì)數(shù)。由式(1)可知,在激光焦點(diǎn)位置保持不變的情況下,激光在水下的光程一定,激光由水散射和吸收引起的能量損失相同,當(dāng)激光能量大于液體擊穿閾值后,液體就會(huì)產(chǎn)生空化效應(yīng),此時(shí),高溫高壓的等離子體會(huì)壓縮周圍的液體向四周輻射產(chǎn)生沖擊波,沖擊波經(jīng)過導(dǎo)引孔傳導(dǎo),作用于銅箔上;當(dāng)激光能量增大時(shí),由激光誘導(dǎo)的空泡所吸收的能量逐漸增大,空泡的直徑也逐漸變大,產(chǎn)生的沖擊波輻射范圍和強(qiáng)度也隨之增大;當(dāng)沖擊波作用在銅箔上后,銅箔會(huì)發(fā)生高應(yīng)變率變形,沖壓后的凹坑深度逐漸變大;在模具孔邊緣處,由于空泡的作用,使得銅箔部分區(qū)域的壓力達(dá)到材料的斷裂極限,邊緣就會(huì)產(chǎn)生明顯的毛邊;當(dāng)沖擊波與微射流作用在整個(gè)沖裁模具邊緣的強(qiáng)度超過材料的強(qiáng)度極限時(shí),模具孔邊緣約束范圍內(nèi)的銅箔被完全沖出,完成小孔的沖裁。改變激光焦點(diǎn)的位置、激光能量以及銅箔厚度等因素,都會(huì)對(duì)沖裁過程有不同的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于微細(xì)電火花加工的微沖裁技術(shù)研究[J]. 李東坪,曾志杰,楊曉龍,余祖元,范惲,李劍中.  航空制造技術(shù). 2017(03)
[2]強(qiáng)激光水中誘導(dǎo)等離子體沖擊波數(shù)值模擬[J]. 魯建英,耿德珅,陳朗.  中國激光. 2015(09)

博士論文
[1]介觀尺度薄板高速精密沖裁的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 胡道春.南京航空航天大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3108168