激光微加工具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值,在近半個世紀以來得到了廣泛研究。本文使用納秒和飛秒激光,搭建了復(fù)雜曲面部件激光精密加工實驗系統(tǒng),研究了復(fù)雜曲面激光著色和氣膜孔加工。主要研究結(jié)果如下:(1)研究了激光在復(fù)雜曲面上加工均勻結(jié)構(gòu)色的實驗方法,包括樣品分區(qū)規(guī)劃、復(fù)雜加工路徑設(shè)計、調(diào)整樣品姿態(tài)保證激光垂直入射、焦點控制等。利用波長為532 nm、脈寬為90 ns的納秒激光器,精密五軸運動系統(tǒng),以及自主研發(fā)的計算機輔助制造程序,通過精確控制機械運動和激光輻照參數(shù),在平面和復(fù)雜曲面上制備了亞波長周期條紋。研究了不同激光能流密度和掃描速率對條紋形成的影響,發(fā)現(xiàn)能流密度F=7.52 J/cm~2和掃描速率v=7.0 mm/s時,形成最佳條紋。結(jié)合偏振控制器件,發(fā)展了一種同步偏振控制技術(shù),實現(xiàn)對激光偏振方向的同步控制,從而實現(xiàn)對條紋方向的精確操控,同時研究了不同的條紋方向?qū)χЧ挠绊憽Ｔ诓讳P鋼平板上制備了顏色鮮艷、外輪廓清晰的彩色圖案,進一步實現(xiàn)了復(fù)雜曲面上彩色圖案的制備。(2)分析了激光旋切打孔的特點。采用飛秒和納秒激光相結(jié)合的加工方式,通過設(shè)計一系列計算程序,在鎳基合金平板上實現(xiàn)了異型氣膜... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

周期條紋對金屬顏色的影響

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文41.3復(fù)雜曲面部件上激光打孔當前我國已成為世界制造業(yè)的中心，但是在高端精密制造領(lǐng)域，我國和國際領(lǐng)先水平還有差距，復(fù)雜曲面部件打孔方面，如航空發(fā)動機渦輪葉片的氣膜孔加工技術(shù)是國內(nèi)外研究的熱點，相關(guān)技術(shù)在經(jīng)濟方面乃至在國家安全領(lǐng)域都具有重要價值。氣膜冷卻孔是指在渦輪葉片前緣、葉身型面等3D曲面輪廓部位沿葉身方向呈線性排列的小孔，連通著葉身表面與葉片內(nèi)部的空腔。如圖1-2所示。圖1-2航空發(fā)動機渦輪葉片氣膜冷卻孔激光加工。圖1-3為渦輪葉片氣膜孔冷卻原理圖。當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，空腔中的溫度非常高，連續(xù)的氣流從葉片內(nèi)部流向外部，在葉片表面上形成了動態(tài)的氣體保護膜。這樣，葉片主體與高溫空氣隔離，仍可在高溫環(huán)境中正常工作。圖1-3渦輪葉片氣膜冷卻原理圖。實際渦輪葉片氣膜孔具有數(shù)量多、空間角度復(fù)雜等特點，且實際渦輪葉片氣膜孔多為異形孔。復(fù)雜曲面三維部件激光精密打孔是渦輪葉片氣膜孔精密加工的關(guān)鍵之一，也是航空發(fā)動機技術(shù)研發(fā)的重點之一。

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文41.3復(fù)雜曲面部件上激光打孔當前我國已成為世界制造業(yè)的中心，但是在高端精密制造領(lǐng)域，我國和國際領(lǐng)先水平還有差距，復(fù)雜曲面部件打孔方面，如航空發(fā)動機渦輪葉片的氣膜孔加工技術(shù)是國內(nèi)外研究的熱點，相關(guān)技術(shù)在經(jīng)濟方面乃至在國家安全領(lǐng)域都具有重要價值。氣膜冷卻孔是指在渦輪葉片前緣、葉身型面等3D曲面輪廓部位沿葉身方向呈線性排列的小孔，連通著葉身表面與葉片內(nèi)部的空腔。如圖1-2所示。圖1-2航空發(fā)動機渦輪葉片氣膜冷卻孔激光加工。圖1-3為渦輪葉片氣膜孔冷卻原理圖。當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，空腔中的溫度非常高，連續(xù)的氣流從葉片內(nèi)部流向外部，在葉片表面上形成了動態(tài)的氣體保護膜。這樣，葉片主體與高溫空氣隔離，仍可在高溫環(huán)境中正常工作。圖1-3渦輪葉片氣膜冷卻原理圖。實際渦輪葉片氣膜孔具有數(shù)量多、空間角度復(fù)雜等特點，且實際渦輪葉片氣膜孔多為異形孔。復(fù)雜曲面三維部件激光精密打孔是渦輪葉片氣膜孔精密加工的關(guān)鍵之一，也是航空發(fā)動機技術(shù)研發(fā)的重點之一。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]飛秒激光在金屬鉬表面誘導(dǎo)產(chǎn)生納米量級周期條紋結(jié)構(gòu)的研究[J]. 王浩竹,楊豐赫,楊帆,聶美彤,楊建軍.  中國激光. 2015(01)
[2]基于k-均值聚類算法的模具型腔曲面分片加工研究[J]. 馮志新,蔡玉俊,黎振,潘鑫.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2012(05)

博士論文
[1]大型復(fù)雜曲面激光精密制作功能性結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王曦照.華中科技大學(xué) 2018
[2]自由曲面分片研拋與軌跡規(guī)劃的研究[D]. 林潔瓊.吉林大學(xué) 2005

碩士論文
[1]K24高溫合金的飛秒激光微小孔加工基礎(chǔ)研究[D]. 艾亞米（Adeyemi Oluwaseun John）.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號：2914525