短脈沖激光鉆孔的研究.pdf

1、激光鉆孔是最早達(dá)到實(shí)用化的激光加工技術(shù),也是激光加工的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,高熔點(diǎn)、高硬度材料的使用越來(lái)越多,傳統(tǒng)的加工方法已無(wú)法滿足這些材料的加工要求。激光鉆孔具有效率高、成本低、適用范圍廣以及綜合效益顯著等優(yōu)點(diǎn),并且具有較高的柔性和較好的自動(dòng)化程度。目前,激光鉆孔技術(shù)已應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)的燃料噴嘴加工、化學(xué)纖維噴絲板鉆孔、鐘表及儀表中的寶石軸承鉆孔、金剛石拉絲模加工等方面。
　　 本文分析

2、了激光與金屬材料的相互作用以及短脈沖激光對(duì)金屬材料鉆孔的物理機(jī)制。介紹了目前各種激光鉆孔方式和各自特點(diǎn),以及影響微孔質(zhì)量的因素。利用有限元方法,在ANSYS軟件環(huán)境下,建立了激光鉆孔過(guò)程的有限元分析模型,對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析,得到了鉆孔過(guò)程中不同時(shí)刻溫度場(chǎng)的分布。根據(jù)不同的激光鉆孔方式,采用沖擊鉆孔和螺旋鉆孔兩種方式對(duì)GH2132和GH4169兩種高溫合金材料進(jìn)行鉆孔實(shí)驗(yàn)。針對(duì)不同的鉆孔方式,采用短脈沖激光器和3D動(dòng)態(tài)聚焦振鏡搭建了微孔加

3、工系統(tǒng)。激光器采用德國(guó)Edgewave激光廠商生產(chǎn)的VX8Ⅱ-EwithNd:YVO4綠光激光器,波長(zhǎng)532nm,脈沖寬度8ns,重復(fù)頻率:1～150kHz。3D動(dòng)態(tài)聚焦振鏡是德國(guó)Scanlab公司的新一代動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng),通過(guò)系統(tǒng)中振鏡和光學(xué)元件可實(shí)現(xiàn)對(duì)激光束快速、精準(zhǔn)、可靠地三維定位,將激光器轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚?、靈活的材料加工工具。
　　 采用短脈沖沖擊鉆孔的方法,對(duì)GH2132薄板進(jìn)行鉆孔?？疾炝思す馄鞯钠骄β?重復(fù)頻率,離焦量和脈

4、沖個(gè)數(shù)等參數(shù)對(duì)高溫合金材料上微孔加工的工藝影響。通過(guò)3D動(dòng)態(tài)聚焦振鏡系統(tǒng)來(lái)完成螺旋鉆孔試驗(yàn),相對(duì)于以前的鉆孔方法,這是一種新穎的鉆孔方式。利用該方法,對(duì)GH4169薄板完成鉆孔實(shí)驗(yàn),并探討了激光功率、脈沖頻率和掃描速度等參數(shù)對(duì)其工藝質(zhì)量的影響。通過(guò)兩種鉆孔方式的對(duì)比分析得出:在加工小孔徑微孔是采用沖擊鉆孔的方法,但是這種方法對(duì)激光器的光束質(zhì)量要求較高,鉆孔的重復(fù)穩(wěn)定性不高;加工大孔徑微孔時(shí),采用螺旋鉆孔的方式可以得到圓度高,錐度小,重鑄