【摘 要】
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相对于传统的打孔方式,激光打孔以其独特的优势在工业应用中得到了广泛的应用,具有加工误差小、适应面广、加工速度快、可重复性高、效益突出等优点,已成为现代微孔制造领域
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相对于传统的打孔方式,激光打孔以其独特的优势在工业应用中得到了广泛的应用,具有加工误差小、适应面广、加工速度快、可重复性高、效益突出等优点,已成为现代微孔制造领域的关键技术之一。本文采用模拟与实验相结合的方法进行激光打孔研究,采用有限元软件对激光打孔过程进行模拟,为后续实验参数的选择提供参考。采用正交实验法进行打孔实验,主要研究激光打孔工艺参数与激光打孔成孔尺寸、形貌和质量的关系,并进行工艺参数优化。首先,本文介绍了激光打孔技术,激光打孔的优势、以及国内外的研究现状与未来的发展趋势,然后分析了激光与金属材料作用的机理,激光打孔材料去除过程,并介绍现有的激光打孔方式及激光打孔设备等。模拟部分论述了有限元的基本思想,介绍了ANSYS分析软件,主要对其中的热分析功能进行了介绍,在理论基础上通过APDL语言编程建立了激光打孔的有限元模型,对不同脉冲个数下的激光打孔温度场分布进行了模拟分析,采用单元生死法对不同脉冲个数作用下的微孔轮廓进行了模拟,为试验研究提供指导。实验部分选用牌号为GH4037的高温合金,进行了相关激光打孔的试验,并采用正交法对激光打孔工艺参数进行了优化,获得了获取小孔径、小锥度微孔的工艺参数。主要研究激光打孔工艺参数(脉冲能量、离焦量、脉冲宽度、重复频率、扩束比与辅助气体气压)与激光打孔成孔尺寸、形貌和质量的关系。采用极差分析法对正交试验结果进行分析,从而得到优化的工艺参数。得到了获取小孔径小锥度微孔的工艺参数组合为:脉冲能量1 J,扩束比3.5,脉冲宽度为1 ms,重复频率为60 Hz,离焦量为+1.0 mm,辅助气体气压3.5Bar。
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