激光打孔技術(shù)的廣泛應(yīng)用,推動了諸多行業(yè)的研究進展,它高效、快速、低成本的打孔特點,奠定了其在群孔加工中無可替代的地位。但是對毫秒激光打孔來說,往往會存在工藝參數(shù)復(fù)雜、孔表面存在熔渣、內(nèi)壁有重鑄層、微裂紋等問題,嚴(yán)重影響了激光打孔技術(shù)在超精密微孔加工中的應(yīng)用。當(dāng)孔數(shù)量較多時,還會產(chǎn)生材料熱變形問題。本文基于水平集方法,在耦合傳熱和流體流動物理場后,考慮反沖壓力、表面張力、馬蘭戈尼力、重力等對流體的作用,利用熱焓-孔隙方法和改進的水平集方法追蹤固液界面和氣液界面變化,建立激光打孔的二維仿真模型,分析激光打孔溫度場分布、孔的成型規(guī)律及孔內(nèi)熔池的流動狀態(tài),探討激光打孔重鑄層產(chǎn)生的機理和重鑄層的分布狀態(tài)。選取1mm厚的1Cr18Ni9Ti不銹鋼進行實驗研究,采用正交實驗和單因素實驗法,研究激光能量、脈沖寬度、脈沖個數(shù)、脈沖頻率、離焦量、輔助氣體壓力等工藝參數(shù)對孔尺寸和形貌的影響規(guī)律,對比實驗和仿真結(jié)果,驗證仿真分析的正確性。為提高激光打孔表面質(zhì)量,探討了激光參數(shù)對孔表面熔渣、重鑄層的影響,提出減少表面熔渣和重鑄層的最佳工藝方式。激光群孔加工所產(chǎn)生的板材變形問題,會嚴(yán)重影響孔的一致性和工件的加工質(zhì)量。本文利用有限元分析方法,建立激光群孔加工過程中板材變形的三維仿真模型,分析板材在激光作用下的熱應(yīng)力狀態(tài),探討微孔上的應(yīng)力累積對整體板材變形的作用,從理論上提出抑制板材變形的方法。在理論分析的基礎(chǔ)上,通過實驗研究,探討工件夾持方式、激光參數(shù)和打孔路徑等因素對激光打孔中板材變形的影響,驗證理論分析的準(zhǔn)確性,獲得最小變形量的打孔策略。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG665;V261.8
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的背景和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光打孔的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 群孔加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析與總結(jié)
    1.3 課題的主要研究內(nèi)容
第2章 激光單微孔加工過程的建模與仿真
    2.1 引言
    2.2 基本原理
        2.2.1 激光打孔基本原理
        2.2.2 水平集基本原理
    2.3 激光打孔數(shù)學(xué)模型的建立
        2.3.1 激光打孔熱傳導(dǎo)模型
        2.3.2 激光打孔流體流動模型
    2.4 仿真與分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 激光單微孔加工工藝的實驗研究
    3.1 引言
    3.2 實驗設(shè)備
    3.3 激光微孔加工工藝的實驗研究
        3.3.1 激光微孔加工工藝的正交實驗
        3.3.2 激光微孔加工工藝參數(shù)對孔幾何尺寸的影響實驗
        3.3.3 激光微孔加工工藝參數(shù)對孔表面熔渣的影響實驗
        3.3.4 激光打孔重鑄層現(xiàn)象研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 激光微群孔加工不銹鋼板變形的仿真研究
    4.1 引言
    4.2 激光微群孔加工不銹鋼板變形的數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 虛功原理
        4.2.2 熱塑性理論
        4.2.3 熱傳導(dǎo)理論
    4.3 激光微群孔加工不銹鋼板變形的模型建立
    4.4 激光微群孔加工不銹鋼板變形的實驗驗證
    4.5 激光微群孔加工不銹鋼板變形的模型建立
    4.6 本章小結(jié)
第5章 激光微群孔加工不銹鋼板變形抑制研究
    5.1 引言
    5.2 實驗設(shè)備
    5.3 激光微群孔加工不銹鋼板變形抑制方案研究
        5.3.1 夾持方式對板材變形的影響
        5.3.2 激光參數(shù)對板材變形的影響
        5.3.3 打孔路徑對板材變形的影響
    5.4 加工結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉紅;;2016仲夏美鞋大賞(2)[J];中外鞋苑;2016年03期

2 陳景雷,魏紅梅;CO_2激光打孔治療耳廓漿液性軟骨膜炎[J];黑龍江醫(yī)學(xué);2001年02期

3 袁啟明;病人自控激光打孔取血器[J];中國醫(yī)療器械信息;2000年06期

4 李強;楊利民;楊大勇;;激光打孔并2%碘酒沖洗治療耳廓假性囊腫[J];耳鼻喉學(xué)報;1998年03期

5 李振魯,張守民,朱缽;激光打孔治療粉瘤64例療效觀察[J];中華皮膚科雜志;1994年04期

6 ;激光打孔治療粉瘤64例療效觀察[J];新醫(yī)學(xué);1995年04期

7 孫昆,富崇大,甘玉芝,董清泉,金正賢;噴油嘴噴孔的激光打孔[J];光電子·激光;1991年01期

8 王健;激光打孔的孔形特征及主要工藝參數(shù)的選擇[J];航空工藝技術(shù);1988年03期

9 李儒荀;陶瓷的激光打孔及加工參數(shù)的優(yōu)化[J];無錫輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報;1988年04期

10 孫堃;孫秀男;胡秉文;劉茁;;激光打孔的穩(wěn)定性分析[J];電加工;1988年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 張廷忠;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];南京理工大學(xué);2017年

2 禹東赫;聲控激光打孔技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2007年

3 湯興賢;鋰離子電池銅集流體表面功能結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工及性能分析[D];華南理工大學(xué);2014年

4 任麗;超導(dǎo)裝置電流引線的研制及裝置級試驗檢測方法研究[D];華中科技大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 葉海彬;大尺度不銹鋼板密集微群孔激光加工仿真與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 陶俊;激光打孔工藝及背傷保護實驗研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所);2017年

3 許本志;復(fù)合激光打孔最佳匹配參數(shù)的理論與實驗研究[D];華中科技大學(xué);2017年

4 王琪琪;SUS304不銹鋼激光打孔數(shù)值模擬及實驗研究[D];江蘇大學(xué);2018年

5 姚娜;基于正交實驗法的高溫合金激光打孔數(shù)值仿真與實驗研究[D];江蘇大學(xué);2018年

6 王靖遠;復(fù)雜曲面激光打孔成套設(shè)備與工藝研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2018年

7 薛遠;H59黃銅皮秒激光打孔過程溫度場數(shù)值模擬及試驗研究[D];江蘇大學(xué);2017年

8 朱林中;高溫合金毫秒激光打孔實驗與數(shù)值模擬研究[D];江蘇大學(xué);2017年

9 何雅靜;復(fù)合脈沖激光深度打孔的理論與實驗研究[D];華中科技大學(xué);2016年

10 阿巴圖(ABATTOUY Mohammed);焦點隨移激光打孔和工件振動輔助激光切割技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

本文編號：2886846