不锈钢薄片微小孔光纤激光回转打孔方法数值模拟与实验研究

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1、分类号ＴＮ２４９密级公开ＵＤＣ６２１学校代码１０巧５＠？義＃义索硕：ｔ学位论文（专业学位）不诱钢薄片微小聲光坪激光回转打孔方法数值模據与实验研究研究生姓名：側炎指导教师、职称：欧阳八生教授合作导师、职称：胡江平研究员级高工专业学位类别（领域）：工程硕±（机械工程）．研究方向：先进制造技术－■所在学院；机械工程学院ｉ：／觀兴二。－…月ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＯＵＴＨＣＨＩＮＡ不誘钢薄片微小孔光坪激光巧转打孔方法数值模拟与实验研究论文作者签名：姊飼知指导教师签名论文评阅人１

2、；王新林，教授，硕导，南华大学评阅人２；赵立宏，教授，硕导，南华大学答辩委员会主席：张春良，教授，博导广州大学，委员：１李必文，教授，硕导，南华大学委员２：李就，教授，硕导，南华大学委员３：袁锋伟，副教授，硕导，南华大学委员４；周湘衡，高级工程师，中钢集团衡阳重化有限么司答辩日期；２０１６年５月２１日南华大学学位论文原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加标法和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南华大学或其他单位的学。工作用过

3、的材料与我共同的同志对本研的贡位或证书而使究所作献均已在论文。本人完全意识。中作明确的说明到本声明的法律结果由本人承担了＾《２：冬名／月曰作者签如年＾！娜刮南华大学学位论文版权使用授权书／±学位期本学位论文是本人在南华大学攻读（博）间在导师指导下完成＾。ｉ成果，＊的学位论文本论文的研归南华大学所有的研内Ｕ其它巧本论文巧容不得。、论文的规定，目：学校单位的名义发表本人同意南华大学有关保用学位Ｐ留使＾有权保，允许学１＾公布学位论文的全部留学位论文位论文被查阅和借阅；学校可或部分，可印、缩或其它手段保留学位论文；学校可根据国家或内容采用复印湖南省有关部《：±

4、：口规定送交学位论文。同意学校论文加入中国优学位将秀博硕±学位论文全文数据》论文全文数据库》，优秀出并按《中国博硕库版章程规定。《学同意国息技术研中国享受相关权益授权中科学信究所将本学位论文收录到息服务。对于涉密》，并通过网络社会的学位论位论文全文数据库向公众提供信。文，解密后适用该授权Ｌ者签；名／户月日作年ｇ；曰导师签年月名＾ｒＩＡ４攻．不锈钢薄片微小孔光纤激光回转打孔方法数值模拟与实验研究摘要：在厚度小于0.2mm的不锈钢薄片上，加工直径小于0.5mm的微小孔，无论采用传统的机械加工、化学蚀刻、还是电铸成型等方法均难以保证加工质量，且加工效率低、生

5、产成本高；激光打孔具有效率高、成本低、而且非接触、加工精度高、易于实现自动化等优点，已经在SMT模板微小孔加工中得到广泛应用。但随着市场对激光打孔质量要求的不断提升，通用的激光复制法打孔方式已难以满足孔的质量要求，而激光回转法打孔，具有打孔孔边缘热影响小、孔型精度高、锥度小和重铸层小等优点，因此正被应用于SMT模板打孔领域。本文首先介绍了激光打孔的方式，分析了激光回转打孔中激光与材料的热物理过程，讨论了影响激光回转打孔质量的主要工艺参数。以SUS304材料为研究对象，利用ANSYSAPDL编程技术对激光回转打孔过程进行了温度场数值模拟，通过单因素控制变量法依次分析了激光切割速度、激光功率、

6、占空比对激光回转打孔温度场的影响，为激光回转打孔工艺参数的选取奠定了基础。模拟分析表明：熔池温度、出入孔径随着切割速度的增大而减小，随着激光功率和占空比的增大而增大。切割速度对减小激光回转打孔过程中的热积累起着决定性作用。并发现激光回转打孔孔型具有一定锥度。其次，在模拟分析的基础上，选取规格为30mm×30mm×0.12mmI的SUS304材料，利用光纤激光器进行激光回转打孔实验研究。通过单因素控制变量法分析了激光功率比、占空比、切割速度、重复频率、辅助气压对打孔质量的影响，实验结果表明：微小孔入孔径随切割速度、重复频率、辅助气压的增大而减小,随着占空比的增大而增大，随功率比的增大呈现先增

7、大后减小的趋势；微小孔的出孔径随切割速度、重复频率、辅助气压的增大而减小，随占空比、功率比的增大而增大。同时发现随着切割速度的增大，微小孔边缘重铸层（热影响区）会减小，但孔边缘会出现波纹状，变粗糙，孔圆滑度会变差；随着重复频率的增大，光斑重叠率增大，孔边缘越来越光滑，孔圆滑度会变好。并将模拟结果和实验结果进行了对比分析，验证了模拟分析的可行性；数值模拟中熔池深度方向呈现一定锥度与实验中孔具有一定锥度现象相吻合。最后，在单