長(zhǎng)脈沖激光金屬打孔質(zhì)量影響因素分析


2.65萬字 56頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

目 錄
摘要 1
Abstract 2
第一章 緒論 3
1.1 課題來源 3
1.2 課題研究目的、意義 3
1.3 課題研究?jī)?nèi)容 4
1.4 長(zhǎng)脈沖激光金屬打孔國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.5 長(zhǎng)脈沖激光金屬打孔發(fā)展趨勢(shì) 5
第二章 長(zhǎng)脈沖激光金屬打孔理論 7
2.1 激光的特性 7
2.2 激光金屬打孔激光器及組成 8
2.3 激光與金屬材料的相互作用 9
2.4 激光金屬打孔技術(shù)概念 11
2.5 激光金屬打孔原理及過程 11
2.6 常見打孔技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn) 13
2.7 激光金屬打孔技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn) 15
2.8 激光打孔方法 16
2.9 激光金屬打孔質(zhì)量的主要影響參數(shù) 17
2.10 本章小結(jié) 19
第三章 經(jīng)濟(jì)可行性分析 21
3.1課題必要性分析 21
3.2技術(shù)可行性分析 21
3.3經(jīng)濟(jì)成本分析 22
3.4對(duì)環(huán)境、安全的影響 23
3.5 本章小結(jié) 23

第四章 激光打孔數(shù)值模擬 24
4.1 有限元法簡(jiǎn)介 24
4.2 有限元軟件簡(jiǎn)介 24
4.3 有限元分析的基本步驟 25
4.4 ANSYS二維熱傳遞一般熱傳導(dǎo)問題 25
4.5 420J1耐熱鋼材料屬性 27
4.6 激光打孔模擬過程 28
4.7 模擬結(jié)果分析 31
4.8 本章小結(jié) 37
第五章 激光金屬打孔實(shí)驗(yàn)研究 38
5.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備 38
5.2 影響激光打孔質(zhì)量的主要因素分析 40
5.3 本章小結(jié) 48
第六章 總結(jié)與展望 49
6.1 總結(jié) 49
6.2 展望 50
致 謝 51
參考文獻(xiàn) 52


摘要 激光加工技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)在切割、打孔，焊接、快速成型、表面處理等領(lǐng)域占據(jù)了重要的地位。激光打孔是激光加工技術(shù)的一項(xiàng)重要應(yīng)用，目前激光打孔可以加工出低至幾微米的孔。隨著航空裝備制造業(yè)對(duì)微小孔和群孔加工的需求不斷增加，激光打孔將具有越來越重要的地位。
本課題以為420J1耐熱鋼材料作為研究材料，主要研究脈沖個(gè)數(shù)、擴(kuò)束比和輔助氣體壓力等對(duì)激光打孔質(zhì)量的影響。420J1耐熱鋼材料被廣泛的應(yīng)用在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上。小孔質(zhì)量的主要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是孔型、孔徑和孔的錐度。模擬部分采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析，利用APDL語言編程建立模型，實(shí)現(xiàn)快速有效的模擬。實(shí)驗(yàn)參數(shù)主要根據(jù)ANSYS軟件模擬出的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)采用的是單因素法，即在其它條件不變的情況下，分別改變脈沖個(gè)數(shù)，擴(kuò)束比和輔助氣體壓力來進(jìn)行激光打孔實(shí)驗(yàn)。
模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析表明運(yùn)用有限元法對(duì)激光打孔溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真分析具有可行性。激光打孔孔的上下孔徑會(huì)隨脈沖個(gè)數(shù)的增加而增加，孔的錐度會(huì)隨脈沖個(gè)數(shù)的增加而變小。激光打孔孔的上下孔徑都會(huì)擴(kuò)束比的增大而減小。擴(kuò)束比對(duì)孔深也會(huì)有一定的影響，當(dāng)擴(kuò)束比大到一定程度后，激光就不能將材料打穿。在擴(kuò)束比為3.5的時(shí)候，孔的直徑較小，且材料能夠被打穿。激光打孔孔的上下孔徑都隨著輔助氣體壓力的增大而先變大后邊小。在輔助氣體壓力為3bar的時(shí)候孔徑較小且錐度也較小，可以作為最佳輔助氣體壓力。


關(guān)鍵詞: 激光打孔 420J1耐熱鋼 影響因素 有限元分析