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电解射流—激光复合加工技术基础研究

作　者: 李昞晖
导　师: 徐家文
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 激光加工电解射流加工复合加工传输特性参数优化再铸层
分类号: TG662
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 72次
引　用: 1次
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内容摘要

电解射流-激光复合加工技术是一项同时具备激光加工高效率及电解射流高表面质量的新型复合加工技术。其特点是借助电解射流加工“在线”消除激光加工产生的再铸层、残余应力、微裂纹,由于激光对待加工部位的辐照,使得电解液局部温度升高,进一步促进该区域的电化学作用,加强了电解射流加工的定域性,并伴随热化学及其它作用的影响去除材料。本文针对这项复合加工技术进行了以下研究:(1)深入研究激光在介质中的传输特性,并对激光在空气、纯水和中性盐溶液中加工的力学效应进行了试验研究。试验结果表明:激光在短距离的液体介质中作用于靶材的力学效应是空气条件下的3倍以上,有利于去除金属熔化物;且激光在精细过滤后的工业盐溶液中传输可以达到与在纯水中接近的衰减效果。(2)基于激光在中性盐溶液中衰减特性的研究、激光在射流中的传输原理和射流的稳定原理,并结合CFD仿真技术对喷射耦合腔体及喷嘴的流场特性进行了流体动力学仿真,研制了专用的电解射流-激光复合加工系统。(3)利用电解射流-激光复合加工系统进行了复合加工成形规律研究。首先对电解射流加工进行了相关工艺试验,初步研究了各加工参数对加工效率和加工质量的影响,分析了电解射流加工的成形规律;其次,在电解射流加工试验的基础上,对脉冲电解射流-激光复合加工进行了试验研究,研究结果表明:复合加工孔孔壁具有较高的表面质量,基本无再铸层、微裂纹及热影响区等缺陷。通过上述理论分析和试验研究,证实了电解射流-激光复合加工的可行性,为电解射流-激光复合加工工艺的进一步发展提供了试验依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-20
  1.1 课题研究目的及意义  13-15
  1.2 课题研究背景  15-19
    1.2.1 激光加工研究现状  15-17
    1.2.2 微细电解加工研究现状  17-19
  1.3 课题的主要研究内容  19
  1.4 课题来源  19-20
第二章电解射流-激光复合加工机理  20-27
  2.1 激光加工机理  20-23
    2.1.1 激光加工原理及过程  20-21
    2.1.2 激光与材料的作用原理  21-22
    2.1.3 水导激光加工机理  22-23
  2.2 电解射流加工机理  23-25
    2.2.1 电解射流加工原理  23-24
    2.2.2 电解射流加工特点  24-25
    2.2.3 脉冲电解加工  25
  2.3 电解射流-激光复合加工机理  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章电解射流-激光复合加工的激光传输特性  27-41
  3.1 激光在纯水中传输特性的试验研究  27-32
    3.1.1 激光在水中的传输特性  27-28
    3.1.2 激光水下力学效应测试试验及结果  28-30
    3.1.3 水下激光加工效果对比试验及结果分析  30-32
  3.2 激光在中性盐溶液中传输特性的试验研究  32-36
    3.2.1 激光在中性盐溶液中的传输特性  32-33
    3.2.2 激光在中性盐溶液中力学效应测试试验及结果  33-36
  3.3 激光束与射流的耦合机理  36-40
    3.3.1 射流中激光的传输原理  36-39
    3.3.2 射流稳定原理  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章电解射流-激光复合加工装置系统  41-55
  4.1 系统总体设计  41-42
  4.2 基于CFD 的喷射耦合装置设计  42-50
    4.2.1 CFD 软件介绍  43-45
    4.2.2 喷射耦合装置的结构设计  45
    4.2.3 基于CFD 的喷射腔体流场仿真  45-47
    4.2.4 喷嘴结构设计  47-48
    4.2.5 基于CFD 的喷嘴流道仿真设计  48-50
  4.3 夹具设计及密封绝缘措施  50-51
  4.4 液压系统设计  51-53
    4.4.1 液压系统组成  51-52
    4.4.2 液压泵的选用  52
    4.4.3 其他辅助元件的选用  52-53
  4.5 激光器及电源的选用  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章电解射流-激光复合加工试验及分析  55-68
  5.1 电解射流加工成形规律试验  55-64
    5.1.1 试验方案及条件  55
    5.1.2 电场参数对电解射流加工效率及质量的影响  55-61
    5.1.3 流场参数对电解射流加工效率及质量的影响  61-63
    5.1.4 电解射流加工成形规律试验分析  63
    5.1.5 试验结论  63-64
  5.2 电解射流-激光复合加工试验及结果分析  64-67
    5.2.1 试验方案及条件  64
    5.2.2 电解射流-激光复合加工试验  64-67
    5.2.3 复合加工基本工艺规律总结  67
  5.3 本章小结  67-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 论文工作总结  68
  6.2 对进一步工作的展望  68-70
参考文献  70-75
致谢  75-76
在学期间的研究成果及发表的学术论文  76

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