Nd：YAG激光器激光打孔实验研究

论文摘要

激光加工是一种高效的工业加工方法,它能进行打孔,切割、焊接、打标等,激光打孔是目前小孔加工中不可缺少而且应用广泛的激光加工方法之一。本文针对Nd:YAG激光器脉冲激光打孔的特点,对提高激光打孔质量和打孔的重复稳定性,从理论和实验两方面进行了分析和研究。本文首先从理论上分析了激光打孔的基本原理,研究了激光与金属材料的相互作用规律,详细的分析了激光打孔过程各阶段的变化。建立了准稳定破坏模型,对打孔中激光参数与孔的径深关系进行了推导。并对激光打孔设备进行了设计,组装一台激光打孔机。采用实验室自制的激光打孔设备进行了打孔实验。在不锈钢,45#钢,陶瓷等多种材料上得到了直径1mm以下的孔。通过控制和调节打孔过程中的激光参数,进行了激光打孔工艺研究。深入分析了激光脉冲能量,脉冲宽度,聚焦条件,重复频率,材料性质,辅助工艺等对打孔质量的影响。最后,研究了VRM平凸腔,虚共心腔和多脉冲打孔方法解决了脉冲打孔重复稳定性差的缺点,并有效提高了激光打孔质量。通过对实验结果的分析和研究,确定了激光打孔参数的优化方法,为激光打孔机的设计提供了参考数据。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 概述

1.2 激光打孔特点

1.3 激光打孔技术的发展概况及发展趋势

1.4 课题研究的来源和论文的主要内容

第二章激光与材料的相互作用

2.1 激光打孔的基本原理

2.2 激光与材料的相互作用规律

2.3 激光打孔分类

第三章精密激光打孔设备

3.1 激光打孔用激光器

3.2 激光电源系统

3.3 光学系统

3.4 打孔用机床

第四章激光打孔实验与精度分析

4.1 激光打孔实验装置

4.2 激光器的光束质量

4.3 激光脉冲能量对打孔质量的影响

4.4 激光脉冲宽度对打孔质量的影响

4.5 聚焦条件对打孔质量的影响

4.6 激光脉冲重复频率对打孔质量的影响

4.7 材料性质对打孔质量的影响

4.8 激光打孔的辅助工艺

4.9 本章小结

第五章激光打孔重复稳定性的提高

5.1 激光器热稳定性对激光参数的影响

5.2 激光打孔重复稳定性的提高

5.3 多脉冲打孔

总结

致谢

参考文献

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