基于等离子体电磁扩散效应的激光成孔工艺及实验研究.pdf

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1、基于等离子体电磁扩散效应的激光成孔工艺及实验研究ElectromagneticFieldAssistedLaserDrillingBasedonPlasmaDif．fusionEf扎ct姓江苏大学二零一四年四月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文

2、中以明确方式标明。本人完全意识到本声f!Jj的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：中耳久≥：fLf年6月2-口日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入

3、《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密学位论文作者签名：许耳久2。1年年b月加日⋯一冯磁指导教师签名：一二÷／，&鲫、Il·件年易月幻日。江苏大学硕上学位论文摘要激光先进制造技术以其高效、自动、柔性等特点在加工制造行业中逐步取代传统的制造工艺。激光成孔作为激光制造技术的基础，在航空航天、车辆工程、医疗仪器等行业中有着广泛的应用。然而在利用激光进行孔加工时，孔口及孔壁易产生飞溅、裂纹等缺陷，孔的质量直接影响产品的性

4、能与使用寿命，开发辅助工艺提高激光成孔质量，是当前激光成孔领域研究的热点。本文针对激光成孔易产生缺陷的弊端，基于激光成孔的机理，结合带电粒子在电磁场中运动的经典理论，开展了电磁辅助激光成孔工艺的研究。奉文的主要研究工作如下：(1)提出了电磁辅助激光成孔工艺：首先，研究了激光成孔的基本原理，追踪了单根光线在孑L壁l：来回反射的次数及路径，提出了孔内多重冲击效应的理论模型，分析了引发成孔缺陷的主要原因。其次，基于缺陷萌生的机理，提出了利用电磁场加速等离子体的扩散进而改善激光成孔质量的新工艺，理论分析

5、了利用电磁场加速等离子体漂移扩散的可行性，并通过等离子体激光检测法和残余应力测定法验证了理论的正确性。最后，建立了电磁辅助激光成孔理论模型，分析了静、旋转电磁场对激光成孔质量的影响。(2)设计了专用的电磁辅助装置：基于提出的电磁辅助激光成孔丁艺，设计了电磁场机械驱动和线圈驱动两种方案。对机械驱动装置进行了详细的设计和制作，测定了装置生成的磁场分布：对线圈驱动方案进行了概念设计，为电磁辅助成孔工艺的工业应用提供了参考。(3)研究了电磁辅助激光成孔工艺对常用激光器成孔质量的影响：利用自制装置研究了电

6、磁辅助工艺对工业上常用的毫秒、纳秒激光器成孔质量的影响。在毫秒激光对304不锈钢成通孔的实验中，借助电磁场能够获得比无电磁场时更小的孔几直径及更好的表面质量，并消除了孔内爆炸产生的鼓胀缺陷。在纳秒激光成孔实验中，对比研究了电磁场对多晶硅和304不锈钢材料表面激光织构微孔质量的影响，电磁场对纳秒激光成孔效果的改善与毫秒激光相近，电磁辅助激光成孔工艺对半导体和金属材料都有着良好的适用性。关键词：激光成孔，多重反射，等离子体，孔缺陷，电磁场基丁等离子体电磁扩散效应的激光成孔工艺与实验研究江苏大学硕士学

7、位论文AbstractLaseradvancedmanufkt血ngtechn0109yforitsefncient，automated，nexiblefeatllresgraduallyreplacethetraditionalmaIluf．ac嘶ngprocess．LaserdrillingastllebaSeoflasermalluf犯ⅢnghasaIlextensiVe印plicationiIlaerospace，Vellicleengineering，medicalequipmenta

8、Ildotherindustries．HoweVer，d面ngme“11ingprocess，numerousdefectsmaycomea_bout(spatter，microcracksetc)，suchdefectsdirectlyaffecttheperfomlanceand1ifetimeofproducts．DeVelopanef-fectiVeaidedprocesstopromotedrillingqualityisoneofmeresearch110tspotsin1aSerd