0Cr18Ni9不銹鋼激光打孔工藝及數(shù)值模擬研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法相比，激光打孔技術(shù)具有效率高、無工具損耗、可打出小至幾微米的微孔、通用性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點，在現(xiàn)代微小孔加工中應(yīng)用日益廣泛。
　　本文以0Cr18Ni9不銹鋼板為研究對象，采用高斯熱源模型，應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對激光打孔過程的溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得了不同功率和加熱斑點半徑下瞬態(tài)溫度場分布，以及熱影響區(qū)、孔深和上孔徑隨時間變化的關(guān)系圖。研究表明，隨著作用時間的增加，熱影響區(qū)會逐漸減小，孔深和上孔徑會

2、逐漸增大；當(dāng)加熱斑點半徑一定時，隨著激光功率的增加，熱影響區(qū)會逐漸減小，孔深和上孔徑會逐漸增大；當(dāng)功率一定時，隨著加熱斑點半徑的增加，熱影響區(qū)會逐漸增大，孔深和上孔徑會逐漸減小。
　　選取0.5mm和1.0mm兩種厚度的板材，利用CO2激光器進(jìn)行激光打孔試驗，并用工具顯微鏡來測量小孔的上、下孔徑。借助 ORIGIN軟件得到孔徑和錐度的變化規(guī)律圖，研究了激光功率、脈沖寬度、離焦量，輔助氣體等參數(shù)對上、下孔徑和錐度的影響。
　　

3、小孔試驗結(jié)果表明，上、下孔徑以及錐度均隨著激光功率的增加而增大，但激光功率過大時，孔入口處破壞會比較嚴(yán)重。隨著脈沖寬度的增加，上、下孔徑會逐漸減小，但錐度的變化不明顯，采取較小的脈沖寬度，可以得到形狀規(guī)則的小孔。正離焦時，隨著離焦量的增加，上、下孔徑以及錐度會逐漸減小；負(fù)離焦時，隨著離焦量的增加，上、下孔徑以及錐度會逐漸增大。由于過大的負(fù)離焦導(dǎo)致孔壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的熔化，上孔徑增大明顯，蒸發(fā)作用很弱，導(dǎo)致產(chǎn)生盲孔，過大的正離焦，因能量密度降低