基于背面水辅助的皮秒激光打孔工艺研究.pdf

目录

摘要I

ABSTRACTIII

第一章绪论1

1.1课题研究背景与目的1

1.2国内外研究现状2

1.2.1激光直写打孔的研究现状2

1.2.2水辅助激光打孔研究现状5

1.3课题主要研究内容8

第二章皮秒激光直写加工与背面水辅助加工打孔304不锈钢试验研究9

2.1试验条件9

2.1.1试验装置9

2.1.2微孔质量评价指标10

2.2皮秒激光直写加工与背面水辅助加工打孔304不锈钢单因素试验11

2.2.1试验方案11

2.2.2试验结果与讨论12

2.3本章小结19

第三章背面水辅助皮秒激光打孔304不锈钢“二次修饰”方法探究21

3.1背面水辅助皮秒激光加工100μm微孔的“二次修饰”试验21

3.1.1100μm微孔的单圆环切轨迹修饰试验结果与讨论21

3.1.2100μm微孔的同心圆轨迹修饰试验结果与讨论23

3.2背面水辅助皮秒激光加工200μm微孔的“二次修饰”试验24

3.2.1200μm微孔的单圆环切轨迹修饰试验结果与讨论25

3.2.2200μm微孔的同心圆轨迹修饰试验结果与讨论26

3.3本章小结28

第四章背面流动水辅助皮秒激光打孔304不锈钢“二次修饰”试验研究29

4.1试验装置及方案29

4.1.1背面流动水辅助装置简介29

4.1.2试验方案30

4.2试验结果与讨论30

4.2.1修饰单脉冲能量对微孔质量的影响30

4.2.2修饰速度对微孔质量的影响32

4.2.3修饰次数对微孔质量的影响34

4.2.4修饰脉冲重复频率对微孔质量的影响35

4.2.5修饰离焦量对微孔质量的影响37

4.3本章小结38

第五章背面流动水辅助皮秒激光打孔304不锈钢“二次修饰”工艺参数优化41

5.1基于响应曲面法的背面流动水辅助皮秒激光打孔304不锈钢“二次修饰”试验41

5.1.1响应曲面法简介41

5.1.2响应曲面法试验方案41

5.2试验结果与讨论42

5.2.1试验结果42

5.2.2回归模型43

5.2.3工艺参数对响应的影响48

5.2.4随机试验验证54

5.3实例应用加工55

5.4本章小结57

第六章总结与展望59

6.1总结59

6.2展望60

参考文献61

致谢67

基于背面水辅助的皮秒激光打孔工艺研究

摘要

在传统的激光打孔技术基础上复合其他工艺，以满足微孔加工日益发展的复

杂化和精密化需求，是目前激光打孔技术发展的一个重要趋势。其中，水辅助激

光微孔加工因其成本低、重铸层抑制效果明显以及微孔出入口孔型好、锥度小等

优势受到越来越多研究人员的青睐。然而水的引入也导致了新的问题随之而来：

加工过程中产生的气泡及碎屑会悬浮于工件之上，阻碍激光的水下传输，影响加

工效果。

为此，本文采用背面水辅助加工工艺，仅使工件背面与水接触，有效避免了

传统水辅助工艺下激光水下传输受阻的问题。在此基础上，提出了一种“先快速

打通，再二次修饰”的新型微孔加工策略，大幅提高了微孔加工质量。最后，设

计了一种背面流动水辅助加工装置，探究了背面流动水辅助条件下，“