激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷的可加工性研究.pdf

1、本文研究了激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷時(shí)工藝參數(shù)對(duì)材料去除率的影響規(guī)律，建立了材料去除率回歸模型，并對(duì)回歸模型進(jìn)行了分析。建立了激光輔助水射流沖擊陶瓷時(shí)的溫度場(chǎng)有限元模型，分析了溫度場(chǎng)分布規(guī)律。研究了激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷時(shí)工藝參數(shù)對(duì)切槽寬度、切槽深度和熱影響區(qū)寬度的影響;以切槽深度最大為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化和回歸分析。證明了激光輔助水射流切割陶瓷等硬脆材料的可加工性。
　　實(shí)驗(yàn)研究了激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷時(shí)

2、工藝參數(shù)對(duì)材料去除率的影響規(guī)律。結(jié)果表明，氧化鋁陶瓷的材料去除率總體上隨著水射流壓強(qiáng)和激光泵浦電流的增加而先增大后減小，隨著焦平面位置的增加而變化甚微，隨著水射流偏置距離的增加而總體上呈減小趨勢(shì);激光泵浦電流和水射流壓強(qiáng)的影響較大。建立了激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷的材料去除率回歸模型，模型經(jīng)檢驗(yàn)后效果較好。
　　模擬研究了激光輔助水射流沖擊工件時(shí)的溫度場(chǎng)，揭示了模擬溫度場(chǎng)的分布規(guī)律。建立了激光輔助水射流沖擊工件時(shí)的溫度場(chǎng)有限元模

3、擬模型，研究了脈沖激光功率和激光脈沖頻率對(duì)模擬溫度場(chǎng)的影響。結(jié)果表明，工件表面溫度隨激光作用時(shí)間的遞增而呈鋸齒形狀變化，工件內(nèi)部溫度場(chǎng)呈拋物線分布;工件內(nèi)部溫度隨著脈沖激光功率和激光脈沖頻率的增加而增大。
　　研究了激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷時(shí)工藝參數(shù)對(duì)切槽寬度的影響。結(jié)果表明，與激光切割氧化鋁陶瓷相比，激光輔助水射流加工技術(shù)切割陶瓷時(shí)增大了其切槽寬度，改善了切槽加工質(zhì)量;切槽寬度隨著激光脈沖頻率、水射流沖擊角度和靶距的增加而增

4、大，隨著切割頭移動(dòng)速度的增加而降低。研究了激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷時(shí)工藝參數(shù)對(duì)切槽深度的影響。結(jié)果表明，切槽深度分別隨著切割頭移動(dòng)速度和水射流沖擊角度的增加而降低，隨著激光脈沖頻率的增加而略有增大，隨著靶距的增加而先增大后降低。研究了激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷時(shí)工藝參數(shù)對(duì)切槽熱影響區(qū)寬度的影響。結(jié)果表明，熱影響區(qū)寬度幾乎與激光脈沖頻率、切割頭移動(dòng)速度、水射流沖擊角度無(wú)關(guān)，隨著靶距的增加而增大，隨著焦平面位置的增加而減小，隨著激光泵

5、浦電流的增加而略有增大或減小或不變。
　　以切槽深度最大為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，焦平面位置、偏置距離、切割頭移動(dòng)速度、激光泵浦電流和水射流壓強(qiáng)的顯著程度依次降低;最佳工藝參數(shù)組合為:焦平面位置為-0.2mm、偏置距離為0.4mm、切割頭移動(dòng)速度為1mm/s、激光泵浦電流為42A、水射流壓強(qiáng)為12MPa。建立了激光輔助水射流切割氧化鋁陶瓷時(shí)切槽深度回歸模型;回歸系數(shù)的顯著程度從大到小排序依次為焦平面位置、偏置距離