脉冲激光打孔声波产生机理研究.pdf

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1、第44卷第12期激光与红外Vo1．44，No．122014年12月LASER＆INFRAREDDecember，2014文章编号：1001—5078(2014)12—1331-04·激光应用技术·脉冲激光打孔声波产生机理研究卢轶，冯爱新，戴峰泽，温德平(1．江苏大学机械工程学院，江苏镇江212000；2．温州大学机电工程学院，浙江温州325035)摘要：为了研究激光打孔过程中声波信号产生机理。利用电容传声器、PVDF传感器分别测量了激光打孔过程中的声波型号与冲击波信号，比较并分析了氧气为辅助气体、无辅助气体时声波信号的异同。研究结果表明：激

2、光作用于孔内材料诱导产生的等离子体冲击波是激光打孔过程中产生声波的主要原因；辅助气体不是产生声波信号的必要条件；氧气作为辅助气时起到两方面作用：一方面，气流的物理作用减弱材料蒸汽和等离子对激光的屏蔽效应，维持较为连续的声波信号输出；另一方面，氧气的化学作用会增强材料蒸汽和等离子的屏蔽效应。氧气的物理作用与化学作用交替进行产生了不连续的声波信号。关键词：激光技术；激光打孔；PVDF；声波信号中图分类号：TN249文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1001-5078．2014．12．008Mechanismstudyonaco

3、usticsignalemissionduringpulselaserdrillingLUYi，FENGAi．xin，DAIFeng．ze，WENDe—ping(1．MechanicalEn~neefingInstituteofJiangsuUniversity，Zhenjiang212003，China；2．CollegeofMechanical＆ElectricalEngineering，WenzhouUniverisity，Wenzhou325035，China)Abstract：Inordertostudythemechanismo

4、facousticsignalemissionduringlaserdrilling，acousticandshockwavesignalduringlaserdrillingprocessweredetectedbymicrophoneandPVDFsensor，thedifferenceofacousticsignalWascomparedandanalyzedwhenO2wasassistedgasandtherewasnoassistedgas．Studyresultsshowedthatthela-serinducedplasma

5、shockwavewhenlaserinteractwithmaterialsisthemainreasonthatgeneratesthesoundwaveduringpercussionlaserdrillingprocess．Assistgasisn’tthenecessaryconditionthatgeneratessoundwave．WhenassistedgasisO2，itCanreducetheshieldingefectofplasmaandvaporonlaserandmaintainacontinualoutputo

6、fsoundwave；theoxidizingreactionbetweenO2andmaterialscanenhancetheshieldingefectofplasmaandvaportem—porarilyandleadtothediscontinuousofthesoundwave’soutput．Keywords：lasertechnology；laserdrilling；PVDF；acousticsignal1引言集并进行反馈控制可以精确控制打孔的速度与深激光打孔因其加工速度快、效率高、工件装夹方度，然而大部分的监控手段对监测

7、设备的要求便、适用材料广的特点，在工业中得到了广泛的应基金项目：国家自然科学基金项目(No．51175237)；“高档数控机用⋯。然而在孔加工过程中，存在许多问题，例如：床与基础制造装备”科技重大专项(No．2013ZX04009031—4)；浙江打孔重复精度低、孔深难以控制、孔壁有熔融物和微省国际科技合作专项(No．2013C14007)；江苏省“六大人才高峰”A类项目，中国博士后基金项目(No．20100481096)；江苏省博士后基金项裂纹等-4]，这些缺陷在孔的加工中是应极力避目(No．1002029C)；温州市工业科技研究开发项目

8、(No．J20130033)；免的。温州大学高级人才启动基金项目；江苏省企业博士集聚计划项目。作者简介：卢轶(1988一)男，硕士研究生，主要从事激光加工对激光打孔过程进行反馈控