【摘 要】
：
激光制孔是现代微小孔加工领域的关键技术之一,目前已经有较多的水辅助方法被用来解决长脉冲激光制孔过程中严重的热效应造成的表面飞溅、微裂纹、重铸层等缺陷;超短脉冲激光制孔过程中,等离子体屏蔽,材料去除效率低,微孔加工深度有限等问题。但是,不同水辅助方法效果之间的对比试验较少。因此,本文对水辅助方法进行细分,研究水膜/水下/水基三种水辅助方法对GH4220镍基高温合金激光环切制孔的影响,从微孔的几何形貌
【基金项目】
：
国家重点基础发展计划（973项目）； 江苏省自然科学基金项目（BK20161348）；
论文部分内容阅读
激光制孔是现代微小孔加工领域的关键技术之一,目前已经有较多的水辅助方法被用来解决长脉冲激光制孔过程中严重的热效应造成的表面飞溅、微裂纹、重铸层等缺陷;超短脉冲激光制孔过程中,等离子体屏蔽,材料去除效率低,微孔加工深度有限等问题。但是,不同水辅助方法效果之间的对比试验较少。因此,本文对水辅助方法进行细分,研究水膜/水下/水基三种水辅助方法对GH4220镍基高温合金激光环切制孔的影响,从微孔的几何形貌和内壁质量出发,分析水介质在激光制孔过程中的作用机理;同时,通过改变水介质温度进一步优化水基辅助方法。本文主要研究内容如下:1.分析了激光束的特性和其打孔的物理过程,阐述了水辅助激光切孔时水介质与激光之间的作用机理。介绍了水辅助毫秒/飞秒激光制孔平台的搭建,试验使用到的设备及其具体参数,样品的处理和测量方法。2.利用生死单元法,在ANSYS软件上通过APDL语言,对毫秒激光环切制孔进行数值模拟,分析了不同时间下孔内温度场分布以及单脉冲能量对微孔出入口直孔和截面轮廓的影响,为后续水辅助毫秒激光环切制孔的参数选择提供参考。对比发现,模拟和试验结果较吻合。3.进行水辅助毫秒激光环切制孔试验,通过对微孔几何形貌和内壁质量分析研究发现,水膜和水下辅助方法得到的微孔的质量较差,激光加工效率降低。水基辅助方法可以使水介质介入激光加工过程中,为熔融物、材料碎屑和等离子的去除提供更多动力,材料的去除率提高,微孔的质量得到改善。同时,水基辅助方法中水介质温度升高后,可以进一步提高材料的去除效率,改善微孔质量;水介质温度较低时,重铸层的厚度减小更明显。4.在水辅助飞秒激光逐层逐圈切孔试验中,利用设备的扫描振镜系统,进行了水膜辅助、水下辅助和水基辅助飞秒激光逐层逐圈切孔试验。试验发现,水膜和水基辅助方法均可增加微孔出入口直径、减小孔的锥度、提高微孔内壁质量、减少内壁上激光诱导产生的表面微织构,且水基方式下微孔的质量整体更好。水膜辅助方法受到激光能量的限制,水下辅助方法对激光能量的吸收较大,水基辅助方法对微孔质量的影响效果取决于微孔内部参与激光加工过程的水量。在水基条件下,提高水介质的温度可以进一步增加微孔的出口直径,随着水温的升高,微孔锥度不断减小,内壁粗糙度降低,但微孔内壁各处的氧化现象增强。
其他文献
基于板料体积成形具有净成形或近净成形,推动轻量化进程等优点,并结合激光冲击微成形具有高应变率成形,能提高材料成形性等优点,本文提出一种新的微成形工艺——激光冲击加载板料体积微成形,立足于理论、实验与数值模拟三个研究方面,对其成形能力与成形机理进行探究。主要工作内容与成果如下:（1）激光冲击加载板料体积微成形理论研究:对激光冲击诱导产生冲击波形成机理及数学模型、金属材料塑性成形理论基础、Hall-P
随着航空航天工业的快速发展,零部件的服役环境日益复杂,对构件的性能提出了更高的要求。传统均质材料性能的单一性限制了其在航空航天领域的应用。功能梯度材料（Functionally graded material,FGM）具有强度高、质量轻、寿命长、功能多样性等特点,能满足新的航空应用需求。激光定向能量沉积（Laser directed energy deposition,LDED）具有高能量、高柔性
单晶锗具有介电常数高、氧化物稳定性差、电子迁移率强、电荷噪声低等特点,被广泛用于微电子机械系统（MEMS）、太阳能电池、红外光学等领域。然而,单晶锗硬脆性强,传统加工工艺性差,加工过程极易产生机械开裂。以激光、化学腐蚀为代表的特种加工方法也存在着各自不足,如激光加工常伴随着明显的重铸层和热影响区,湿法刻蚀可控性差、制造工艺复杂、室温下蚀除速率低,电解加工效率较低。本文提出一种激光电解自耦合协同的加
随着大数据、云计算等新一代信息技术的应用普及,财务共享模式的兴起为进一步提高国有上市公司动态能力提供了新的发展方向。在此背景下,通过推动财务共享模式转型以提高国有上市公司经营效率与风险防范能力成为了学界和实务界关注与探讨的热点问题,国内学界有关财务大数据、智能财务、财务数字化转型、财务共享等问题的研究也呈井喷式增长。然而,目前国内学者的研究多集中于财务共享服务中心的建设思路及实施方案,对国有上市公
航空航天、轨道交通和船舶等重要工业的快速发展对关键金属零部件的制造性能提出了严格的要求。作为高端智能制造和再制造基础技术之一,激光熔覆通过在基体表面熔化金属粉末,制备性能优异的涂层来改善零部件的性能。但目前因其工艺和材料特性导致涂层容易出现组织粗大、气孔和裂纹等缺陷,影响了激光熔覆技术的工程应用。本文以IN718合金为研究对象,开展超声振动辅助激光熔覆工艺相关研究,以理论分析为基础,采用数值模拟辅
本文阐述消化内镜手术机器人消毒的重要意义，介绍目前该类设备消毒的一般方法，指出消毒过程中存在的弊端，提出一种探究性的消化内镜手术机器人臭氧消毒方式以及相应的消毒仪器，分析臭氧消毒应用于该方面的优势和困境。
农业是我国国民经济的基础,是保障经济发展、社会稳定的重要产业。随着智能化技术的不断发展,提高农业机械化与智能化水平成为重要的研究议题。然而,现有的采摘机器人在采摘效率、灵活性和通用性等方面尚无法满足市场需求。部分采摘机器人虽然采用了软体机械手作为末端执行器,但是其灵巧度与人手相比还有很大的差距。针对目前采摘机器人所面临的问题,为了提高末端执行器的灵巧度与通用度,以兼容不同尺寸、形状的物体的抓取,本
晶体管技术越来越接近摩尔定律的极限,目前由大量硬件块组成的可编程逻辑器件（PLD）,其结构复杂、能耗巨大。因此,设计单个电子元件具有可重构化逻辑编程以及神经形态计算能力,成为了延续后摩尔定律时代和发展人工智能的有力补充点。在各种神经形态设备中,电解质调控的双电层晶体管独特的界面耦合和电化学掺杂行为与生物突触活动高度吻合。因此,基于双电层薄膜晶体管构建神经形态工程,实现各种复杂的神经网络计算功能,逐
Ni-W基三元合金具有熔点高、韧性强、硬度大、热稳定性好、耐蚀耐磨以及良好的电催化和磁性等优异性能,常用于航天航空、汽车制造、电子通讯等领域,是当前替代六价铬电镀的最佳镀层。但当下对二元W合金研究较多,关于Ni-W基三元合金的研究较少,特别是Ni-Co-W合金的制备。传统电镀Ni-Co-W合金一方面存在低W含量下耐蚀耐磨性能较差,高W含量下镀层残余拉应力大和易开裂等问题;另一方面,也存在传统电沉积