本文選題：長短脈沖聯(lián)合激光 + 激光燒蝕效果�。� 參考：《長春理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：激光加工作為現(xiàn)階段常用的一種加工手段,其在汽車生產(chǎn)、器件制造以及航空航天等領域都有著重要應用。隨著自動化水平的提高和科技的發(fā)展,如何進一步提升激光加工效率,已成為科研工作者的關注點之一。調(diào)查結果顯示,當采用連續(xù)與長脈沖組合激光加工金屬靶材時,可以有效提高光源的利用效率;同時發(fā)現(xiàn)在相同條件下,加工過程中產(chǎn)生的不利因素也有一定程度的降低。那么毫秒長脈沖激光與納秒短脈沖激光組合,是否也可以對加工效率有所提高。針對這一問題,論文以鋁合金靶材為研究對象,從理論和實驗兩方面,深入探討了納秒與毫秒雙脈沖聯(lián)合激光對鋁合金材料的損傷機理與特性,為雙脈沖組合激光加工的發(fā)展提供了一定的理論支持與依據(jù)。針對長短脈沖聯(lián)合激光對鋁合金靶材的作用機理,論文從激光與金屬靶材相互作用過程出發(fā),基于激光作用靶材引起的吸收率變化,重點探討了激光誘導熱作用機理。在討論材料吸收率隨靶材溫度、電子層數(shù)及作用激光波長等因素的變化趨勢的基礎上,分析了金屬相變情況下其性質(zhì)的變化過程�；跓醾鲗Ю碚�,建立了組合脈沖激光作用鋁合金靶材燒蝕的物理模型,采用多物理場耦合有限元分析軟件Comsol與數(shù)值計算軟件Matlab,分別模擬分析了單脈沖激光作用靶材和雙脈沖組合激光不同延時情況下作用靶材,其溫度場和吸收率分布等的變化規(guī)律。研究結果表明:在雙脈沖激光作用下,靶材溫度相對單脈沖作用效果提升較高;同時發(fā)現(xiàn)延時時間將對靶材燒蝕形貌變化產(chǎn)生較大影響,這一結論為后續(xù)實驗設計提供了理論計算依據(jù)。在理論研究的基礎上,論文建立和完善了長短脈沖激光組合實驗裝置,開展了不同延時情況下組合激光對鋁合金2024靶材的損傷特性研究�；诎胁牡娜劭由疃群桶霃降葻g形貌,分析了組合激光脈沖的損傷特性與規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):在相同條件下,控制短脈沖激光相對于長脈沖激光的作用靶材的時刻,其燒蝕特性存在明顯差異,在毫秒激光誘導靶材溫度最高處納秒激光開始作用,靶材燒蝕效果最佳,產(chǎn)生的等離子譜最強。結果表明長短脈沖組合激光在精確控制延時條件下,可有效提升靶材的燒蝕效果,這與理論的研究結果是一致的。這一結果可為激光加工領域的發(fā)展提供一定的理論依據(jù)和技術支撐。
[Abstract]:Laser processing, as a commonly used processing method at present, has important applications in the fields of automobile production, device manufacture, aerospace and so on. With the improvement of automation and the development of science and technology, how to further improve the efficiency of laser processing has become one of the concerns of researchers. The results show that the use efficiency of light source can be improved effectively when the metal target is processed by continuous and long pulse laser, and the unfavorable factors in the process are reduced to a certain extent under the same conditions. So millisecond long pulse laser and nanosecond short pulse laser combination can also improve the processing efficiency. In order to solve this problem, the damage mechanism and characteristics of nanosecond laser combined with millisecond double pulse laser on aluminum alloy materials are discussed in theory and experiment. It provides some theoretical support and basis for the development of double pulse laser processing. Based on the interaction between laser and metal target, the mechanism of laser induced thermal action is discussed based on the change of absorption rate caused by laser acting on aluminum alloy target. On the basis of discussing the changing trend of the material absorptivity with the target temperature, electron layer number and laser wavelength acting, the change process of the properties of the material under the condition of metal phase transition is analyzed. Based on the theory of heat conduction, a physical model of ablation of aluminum alloy target by combined pulse laser is established. By using the finite element analysis software Comsol and the numerical calculation software Matlab. the temperature field and the absorptivity distribution of the target acting on the target with single pulse laser and double pulse combination laser with different delay time are simulated and analyzed respectively. The results show that the temperature of the target is higher than that of the single pulse laser, and the delay time has a great influence on the ablation morphology of the target. This conclusion provides a theoretical basis for the subsequent experimental design. On the basis of theoretical research, this paper establishes and perfects the experimental equipment of long and short pulse laser combination, and studies the damage characteristics of aluminum alloy 2024 target under different delay conditions. The damage characteristics and rules of combined laser pulse are analyzed based on the ablation morphology of the target. It is found that under the same conditions, the ablation characteristics of short pulse laser is different from that of long pulse laser at the same time, and the nanosecond laser begins to act at the highest temperature of the target induced by millisecond laser. Target ablation is the best and the plasma spectrum is the strongest. The results show that the long and short pulse combination laser can effectively improve the ablation effect of the target under the condition of accurately controlling the delay, which is in agreement with the theoretical results. The results can provide some theoretical basis and technical support for the development of laser processing.
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG665;TN249

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 丁玲芳;張英喬;劉盛耀;;激光-電弧復合熱源及等離子體模擬研究現(xiàn)狀[J];電焊機;2016年03期

2 邵俊峰;郭勁;王挺峰;;飛秒雙脈沖激光照射金屬薄膜的熱行為[J];強激光與粒子束;2014年09期

3 王莉;徐麗;周_g;鄭賢鋒;季學韓;姚關心;崔執(zhí)鳳;;AlCl_3水溶液和混合溶液中Al元素的雙脈沖激光誘導擊穿光譜[J];中國激光;2014年04期

4 胡振華;張巧;丁蕾;王穎萍;鄭海洋;方黎;;液體射流雙脈沖激光誘導擊穿Ca等離子體溫度和電子數(shù)密度研究[J];光學學報;2013年04期

5 徐斌;伍曉宇;凌世全;羅烽;杜晨林;孫秀泉;;多脈沖飛秒激光燒蝕金屬箔的熱電子發(fā)射數(shù)值分析[J];激光與光電子學進展;2012年08期

6 任天宇;王洋;薛陽;;長脈沖激光與金屬相互作用影響分析[J];光電技術應用;2011年06期

7 王琦;董鳳忠;梁云仙;陳興龍;王靜鴿;吳邊;倪志波;;再加熱雙脈沖與單脈沖激光誘導Fe等離子體發(fā)射光譜實驗對比研究[J];光學學報;2011年10期

8 石巖;張宏;渡部武弘;唐敬國;;連續(xù)-脈沖雙激光束焊接鋼-鋁合金[J];中國激光;2010年04期

9 衡耀付;;脈沖寬度對短脈沖激光誘導材料損傷研究[J];河南大學學報(自然科學版);2009年04期

10 陳君;張群莉;姚建華;傅紀斌;;金屬材料的激光吸收率研究[J];應用光學;2008年05期

相關博士學位論文 前1條

1 李莉;脈沖激光燒蝕及靶材光學性質(zhì)的研究[D];華中科技大學;2007年

相關碩士學位論文 前9條

1 王冰;長脈沖激光輻照金屬鋁LY12的溫度場與應力場研究[D];長春理工大學;2014年

2 張一鳴;長脈沖激光致金屬熔融噴濺的理論研究[D];南京理工大學;2013年

3 范子嘉;長脈沖激光與金屬相互作用的熱分析[D];長春理工大學;2010年

4 李東海;短脈沖激光對材料的作用及破壞機理研究[D];中國工程物理研究院;2010年

5 祁景;激光致介質(zhì)擊穿產(chǎn)生等離子體的機理分析[D];南京理工大學;2009年

6 李訓牛;連續(xù)激光輻照鋁靶材過程的熱耦合計算分析[D];南京理工大學;2008年

7 陳君;激光熱處理過程中材料的激光吸收率研究[D];浙江工業(yè)大學;2008年

8 翟玉忠;激光作用水中靶材熱作用分析[D];南京理工大學;2007年

9 陳陶;激光與物質(zhì)熱作用過程的數(shù)值模擬研究[D];南京理工大學;2004年

，

本文編號：2051458