激光打孔热影响区的电解蚀除工艺基础研究

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1、硕士学位论文激光打孔热影响区的电解蚀除工艺基础研究（学术型）PROCESSOFBASICRESEARCHONLASERDRILLINGELECTROLYTICREMOVALINHEATAFFECTEDZONE李强哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：TG665学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文激光打孔热影响区的电解蚀除工艺基础研究（学术型）硕士研究生：李强导师：王扬教授申请学位：工学硕士学科：航空宇航制造工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:TG665U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPROCESSOFBASICRESEARCHONLASERDRILLINGELECTROLYTICREMOVALINHEATAFFECTEDZONE（Academic）Candidate:LiQiangSupervisor:Prof.WangYangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringAeronauticsandAstronautic

3、sSpecialty:ManufacturingEngineeringAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:July,2016Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要微小结构的孔加工是目前制造业研究的热点，尤其在现代航空发动机的制造方面，需要数量众多的气膜冷却孔来对其热端部件进行强制冷却。激光打孔因其高效性等综合经济的优势逐渐成为气膜孔的主要加

4、工方式。但是由于激光打孔属于非接触的热物理过程，在加工过程中会出现重铸层、微裂纹等质量缺陷，极大影响了加工后零件的使用安全性和可靠性。因此亟待需要提高激光打孔的表面质量。本文首先通过对激光打孔产生的重铸层、热影响区等形成过程进行深入分析，采用电解加工来对激光孔进行后处理，以消除激光打孔质量缺陷。针对电化学反应过程，建立阳极表面的双电层模型，探讨阳极表面蚀除速度与电极电位、充电时间的相互关系，为了减少电解过程中孔入口表面的杂散腐蚀现象的出现，提出了在阳极入口表面增加辅助阳极，并通过提供电位差避免杂散腐蚀的方法，利用数值仿真软件

5、对电解蚀除激光打孔热影响区的电场分布进行分析，验证方法原理的正确性。其次搭建了电解蚀除激光打孔热影响区试验系统，采用FPGA作为脉冲发生器，利用功率场效应晶体管作为开关元件，通过稳压、隔离驱动放大单元的设计，实现了频率1M-5MHz和占空比可调的纳秒脉冲波形的输出。又针对电解射流装置进行了设计，比较了两种不同水腔结构模型，为获得稳定的液束工作长度提供准备。最后进行了电解蚀除激光打孔热影响区的工艺试验研究，分析了电解电压、脉冲频率等工艺参数对于电解蚀除效果的影响，得到了孔表面重铸层、锥度与工艺参数的变化规律，设计正交试验综合考

6、虑各工艺参数对于电解蚀除效果影响的显著性，得到了合适的工艺参数范围。初步探究了不同酸碱性电解液对于蚀除激光打孔热影响区的影响关系。比较发现酸性电解液更有助于激光打孔热影响区的电解蚀除。关键词：电解蚀除；热影响区；辅助阳极；脉冲电源I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMicro-structuresofholeprocessingisahotspotofresearchinthepresentmanufacture,Especiallyinthemanufacturingofmodernaircraftengine

7、,whichrequiresanumberoffilmcoolingholestocoolthehotendcomponentactively.Laserdrillingwhichhashighefficiencyisbecomingamainofprocessingmethod.However,becauselaserdrillingisanon-contactthermophysicalprocess,inwhicharisesmuchproblemofqualityfailtureintheprocessthatinf

8、luencesafetyandreliabilityofparts.Soweneedtoimprovesurfacequalityoflaserdrilling.Firstly,thispaperforlaserdrillingofrecastlayerandheataffectedzon