短脈沖激光鉆孔的研究.pdf

1、激光鉆孔是最早達到實用化的激光加工技術,也是激光加工的重要應用領域之一。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學技術的迅速發(fā)展,高熔點、高硬度材料的使用越來越多,傳統(tǒng)的加工方法已無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,并且具有較高的柔性和較好的自動化程度。目前,激光鉆孔技術已應用于火箭發(fā)動機和柴油機的燃料噴嘴加工、化學纖維噴絲板鉆孔、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金屬材料鉆孔的物理機制。介紹了目前各種激光鉆孔方式和各自特點,以及影響微孔質量的因素。利用有限元方法,在ANSYS軟件環(huán)境下,建立了激光鉆孔過程的有限元分析模型,對溫度場進行了分析,得到了鉆孔過程中不同時刻溫度場的分布。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GH2132和GH4169兩種高溫合金材料進行鉆孔實驗。針對不同的鉆孔方式,采用短脈沖激光器和3D動態(tài)聚焦振鏡搭建了微孔加

3、工系統(tǒng)。激光器采用德國Edgewave激光廠商生產的VX8Ⅱ-EwithNd:YVO4綠光激光器,波長532nm,脈沖寬度8ns,重復頻率:1～150kHz。3D動態(tài)聚焦振鏡是德國Scanlab公司的新一代動態(tài)聚焦系統(tǒng),通過系統(tǒng)中振鏡和光學元件可實現(xiàn)對激光束快速、精準、可靠地三維定位,將激光器轉變?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GH2132薄板進行鉆孔?？疾炝思す馄鞯钠骄β?重復頻率,離焦量和脈

4、沖個數(shù)等參數(shù)對高溫合金材料上微孔加工的工藝影響。通過3D動態(tài)聚焦振鏡系統(tǒng)來完成螺旋鉆孔試驗,相對于以前的鉆孔方法,這是一種新穎的鉆孔方式。利用該方法,對GH4169薄板完成鉆孔實驗,并探討了激光功率、脈沖頻率和掃描速度等參數(shù)對其工藝質量的影響。通過兩種鉆孔方式的對比分析得出:在加工小孔徑微孔是采用沖擊鉆孔的方法,但是這種方法對激光器的光束質量要求較高,鉆孔的重復穩(wěn)定性不高;加工大孔徑微孔時,采用螺旋鉆孔的方式可以得到圓度高,錐度小,重鑄