發(fā)布時(shí)間：2020-11-17 00:23

　　 激光打孔技術(shù)的廣泛應(yīng)用,推動(dòng)了諸多行業(yè)的研究進(jìn)展,它高效、快速、低成本的打孔特點(diǎn),奠定了其在群孔加工中無可替代的地位。但是對(duì)毫秒激光打孔來說,往往會(huì)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(shí),還會(huì)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(dòng)物理場(chǎng)后,考慮反沖壓力、表面張力、馬蘭戈尼力、重力等對(duì)流體的作用,利用熱焓-孔隙方法和改進(jìn)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(chǎng)分布、孔的成型規(guī)律及孔內(nèi)熔池的流動(dòng)狀態(tài),探討激光打孔重鑄層產(chǎn)生的機(jī)理和重鑄層的分布狀態(tài)。選取1mm厚的1Cr18Ni9Ti不銹鋼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,采用正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)法,研究激光能量、脈沖寬度、脈沖個(gè)數(shù)、脈沖頻率、離焦量、輔助氣體壓力等工藝參數(shù)對(duì)孔尺寸和形貌的影響規(guī)律,對(duì)比實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果,驗(yàn)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(duì)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(huì)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(duì)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(shí)驗(yàn)研究,探討工件夾持方式、激光參數(shù)和打孔路徑等因素對(duì)激光打孔中板材變形的影響,驗(yàn)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(jí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光打孔的國(guó)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析與總結(jié)
    1.3 課題的主要研究?jī)?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(dòng)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(shí)驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    3.3 激光微孔加工工藝的實(shí)驗(yàn)研究
        3.3.1 激光微孔加工工藝的正交實(shí)驗(yàn)
        3.3.2 激光微孔加工工藝參數(shù)對(duì)孔幾何尺寸的影響實(shí)驗(yàn)
        3.3.3 激光微孔加工工藝參數(shù)對(duì)孔表面熔渣的影響實(shí)驗(yàn)
        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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)板材變形的影響
        5.3.2 激光參數(shù)對(duì)板材變形的影響
        5.3.3 打孔路徑對(duì)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(xiàn)
致謝

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本文編號(hào)：2886846