首页> 中文学位 >激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷的可加工性研究
【6h】

激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷的可加工性研究

代理获取

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1.1 激光和水射流复合加工技术的研究现状

1.1.1 水下激光加工技术

1.1.2 水导激光加工技术

1.1.3 液体辅助正面激光加工技术

1.1.4 水射流辅助激光加工技术

1.1.5 激光辅助水射流加工技术

1.2 激光微细加工及其损伤机理的研究现状

1.2.1 激光微钻孔及引起的表面损伤

1.2.2 激光微细切割和开槽

1.3 水射流冲击机理的研究现状

1.3.1 平面射流的冷却作用

1.3.2 平面射流的冲击作用

1.4 激光和水射流复合加工技术研究中存在的问题

1.5 本文研究的目的和意义

1.6 本文的主要研究内容

第2章 激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷时的材料去除率实验研究

2.1 全因素实验研究的冲蚀实验条件

2.1.1 实验设备

2.1.2 冲蚀实验参数

2.1.3 工件材料

2.2 工艺参数对材料去除率的影响

2.2.1 水射流压强对材料去除率的影响

2.2.2 泵浦电流对材料去除率的影响

2.2.3 焦平面位置对材料去除率的影响

2.2.4 水射流偏置距离对材料去除率的影响

2.3 氧化铝陶瓷去除率的线性回归分析

2.4 本章小结

第3章 激光辅助水射流加工时温度场的有限元分析

3.1 温度场求解

3.1.1 微单元热传导

3.1.2 有限元法求解温度场

3.2 激光辅助水射流加工时温度场的有限元模拟

3.2.1 有限元建模的假设条件

3.2.2 有限元建模

3.2.3 旅加激光热流密度载荷

3.2.4 温度场的模拟结果

3.3 工艺参数对温度场的影响

3.3.1 脉冲激光功率对温度场的影响

3.3.2 激光脉冲频率对温度场的影响

3.4 温度场有限元模型与材料去除机理的对比分析和结果验证

3.5 本章小结

第4章 激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷的工艺参数优化研究

4.1 激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷的单因素实验研究

4.1.1 实验条件

4.1.2 工艺参数对氧化铝陶瓷切槽宽度的影响

4.1.3 工艺参数对氧化铝陶瓷切槽深度的影响

4.1.4 工艺参数对氧化铝陶瓷切槽热影响区宽度的影响

4.2 激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷的工艺参数优化

4.2.1 实验条件

4.2.2 极差分析和结果优化

4.2.3 激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷的切槽深度模型的建立

4.3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

展开▼

摘要

本文研究了激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷时工艺参数对材料去除率的影响规律,建立了材料去除率回归模型,并对回归模型进行了分析。建立了激光辅助水射流冲击陶瓷时的温度场有限元模型,分析了温度场分布规律。研究了激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷时工艺参数对切槽宽度、切槽深度和热影响区宽度的影响;以切槽深度最大为优化目标,对工艺参数进行了优化和回归分析。证明了激光辅助水射流切割陶瓷等硬脆材料的可加工性。
  实验研究了激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷时工艺参数对材料去除率的影响规律。结果表明,氧化铝陶瓷的材料去除率总体上随着水射流压强和激光泵浦电流的增加而先增大后减小,随着焦平面位置的增加而变化甚微,随着水射流偏置距离的增加而总体上呈减小趋势;激光泵浦电流和水射流压强的影响较大。建立了激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷的材料去除率回归模型,模型经检验后效果较好。
  模拟研究了激光辅助水射流冲击工件时的温度场,揭示了模拟温度场的分布规律。建立了激光辅助水射流冲击工件时的温度场有限元模拟模型,研究了脉冲激光功率和激光脉冲频率对模拟温度场的影响。结果表明,工件表面温度随激光作用时间的递增而呈锯齿形状变化,工件内部温度场呈抛物线分布;工件内部温度随着脉冲激光功率和激光脉冲频率的增加而增大。
  研究了激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷时工艺参数对切槽宽度的影响。结果表明,与激光切割氧化铝陶瓷相比,激光辅助水射流加工技术切割陶瓷时增大了其切槽宽度,改善了切槽加工质量;切槽宽度随着激光脉冲频率、水射流冲击角度和靶距的增加而增大,随着切割头移动速度的增加而降低。研究了激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷时工艺参数对切槽深度的影响。结果表明,切槽深度分别随着切割头移动速度和水射流冲击角度的增加而降低,随着激光脉冲频率的增加而略有增大,随着靶距的增加而先增大后降低。研究了激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷时工艺参数对切槽热影响区宽度的影响。结果表明,热影响区宽度几乎与激光脉冲频率、切割头移动速度、水射流冲击角度无关,随着靶距的增加而增大,随着焦平面位置的增加而减小,随着激光泵浦电流的增加而略有增大或减小或不变。
  以切槽深度最大为优化目标,对工艺参数进行了优化。结果发现,焦平面位置、偏置距离、切割头移动速度、激光泵浦电流和水射流压强的显著程度依次降低;最佳工艺参数组合为:焦平面位置为-0.2mm、偏置距离为0.4mm、切割头移动速度为1mm/s、激光泵浦电流为42A、水射流压强为12MPa。建立了激光辅助水射流切割氧化铝陶瓷时切槽深度回归模型;回归系数的显著程度从大到小排序依次为焦平面位置、偏置距离、切割头移动速度、激光泵浦电流和水射流压强,其中激光焦平面位置对切槽深度的影响最显著,激光泵浦电流的显著性明显优于水射流压强。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号