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《0Cr18Ni9不锈钢激光打孔工艺与数值模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要与传统的机械加工方法相比，激光打孔技术具有效率高、无工具损耗、可打出小至几微米的微孔、通用性强和经济效益显著等优点，在现代微小孔加工中应用日益广泛。本文以0Cr18Ni9不锈钢板为研究对象，采用高斯热源模型，应用有限元分析软件ANSYS对激光打孔过程的温度场进行数值模拟，获得了不同功率和加热斑点半径下瞬态温度场分布，以及热影响区、孔深和上孔径随时间变化的关系图。研究表明，随着作用时间的增加，热影响区会逐渐减小，孔深和上孔径会逐渐增大；当加热斑点半径一定时，随着激光功率的增加，热影响区会逐渐减小，孔深和
2、上孔径会逐渐增大；当功率一定时，随着加热斑点半径的增加，热影响区会逐渐增大，孔深和上孔径会逐渐减小。选取0.5mm和1.0mm两种厚度的板材，利用CO2激光器进行激光打孔试验，并用工具显微镜来测量小孔的上、下孔径。借助ORIGIN软件得到孔径和锥度的变化规律图，研究了激光功率、脉冲宽度、离焦量，辅助气体等参数对上、下孔径和锥度的影响。小孔试验结果表明，上、下孔径以及锥度均随着激光功率的增加而增大，但激光功率过大时，孔入口处破坏会比较严重。随着脉冲宽度的增加，上、下孔径会逐渐减小，但锥度的变化不明显，采取较
3、小的脉冲宽度，可以得到形状规则的小孔。正离焦时，随着离焦量的增加，上、下孔径以及锥度会逐渐减小；负离焦时，随着离焦量的增加，上、下孔径以及锥度会逐渐增大。由于过大的负离焦导致孔壁产生强烈的熔化，上孔径增大明显，蒸发作用很弱，导致产生盲孔，过大的正离焦，因能量密度降低，工件材料获得能量不足，虽然上孔径很小，但是材料的蒸发作用很弱，同样导致材料打不穿而出现盲孔，因此过大的正、负离焦均不可取。在相同的条件下，上、下孔径和锥度随着材料厚度的增加而逐渐减小。采用辅助气体，可以获得干净的工件表面和质量较高的小孔。初步
4、研究了激光打孔中孔的形成机理。对模拟值与试验值进行了误差分析，变化趋势一致，验证了模拟分析的可行性，为激光打孔试验参数的选取提供了一定的理论依据。关键词：激光打孔；0Cr18Ni9不锈钢；温度场；热源模型IAbstractComparedwithtraditionalmachining,thetechniqueoflaserdrillinghasmanyadvantages,suchashighlyefficient,notoolsloss,littleholesmadewithafewmicrons,u
5、niversallyavailable,notableeconomicbenefits.Atpresent,itwasusedwidelyinmachininglittleholes.Inthispaper,0Cr18Ni9stainlesssteelplatewastakenastheexperimentalmaterial,andtheGaussheatsourcemodelwasapplied.ThefiniteelementanalysissoftwareANSYSwasusedtomakenum
6、ericalsimulationoftemperaturefieldintheprocessoflaserdrilling,ontheconditionofdifferentpowerandspotradius,getthedistributingoftransienttemperaturefield,andtoacquiretherelationshipcurvebetweenHAZ,holedepth,upperholediameterandtime.Theresearchdemonstratedth
7、atwiththeincreasingoftime,HAZwasdecreasing,upperholediameteranddepthwereincreasing;Whenspotradiuswasfixated,withtheincreasingoflaserpower,HAZwasdecreasing,holedepthandupperholediameterwereincreasing;Whenlaserpowerwasfixated,withtheincreasingofspotradius,H
8、AZwasincreasing,holedepthandupperholediameterweredecreasing.The0Cr18Ni9stainlesssteelwith0.5mmand1.0mmthicknessandtheCO2laserswerechosedtomaketheexperimentofdrillingholeswithlaser,andthetoolmicroscopewasusedtomeasur
