噴射液束電解—激光復(fù)合加工系統(tǒng)及加工工藝研究.pdf

1、噴射液束電解—激光復(fù)合加工是將電解加工與激光加工進(jìn)行復(fù)合的新型加工方法，其加工原理是在激光加工快速去除材料的同時(shí)，利用噴射電解液束的電解作用在線去除再鑄層，提高加工小孔的表面質(zhì)量。為了將該技術(shù)使用于工程應(yīng)用，研究和掌握激光束在動(dòng)態(tài)噴射液束中的衰減特性，研制噴射液束電解—激光復(fù)合加工系統(tǒng)，深入研究該技術(shù)的加工工藝，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，本文以噴射液束電解—激光復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)際為目的，進(jìn)行了以下研究工作:
　　本文首先研

2、究了動(dòng)態(tài)噴射液束中激光的衰減特性。根據(jù)溶液對激光吸收、散射的理論分析，結(jié)合噴射液束電解—激光復(fù)合加工原理，分析了噴射液束中氫氣微氣泡對激光的散射特性，基于自制的專用試驗(yàn)裝置，研究了激光在噴射液束中的衰減特性，為設(shè)計(jì)噴射液束電解—激光復(fù)合加工系統(tǒng)提供重要的依據(jù)。
　　其次研制了噴射液束電解—激光復(fù)合加工系統(tǒng)。1）根據(jù)復(fù)合加工對噴射液束的要求，通過合理設(shè)計(jì)裝置結(jié)構(gòu)和選擇噴嘴材料，設(shè)計(jì)了噴射耦合裝置，該裝置實(shí)現(xiàn)了激光束與噴射液束的精確耦

3、合，使得噴射液束的破碎長度大于10mm，滿足了復(fù)合加工對噴射液束的的要求;2)根據(jù)噴射液束電解加工的需要，研制了高壓脈沖電源，該電源以555振蕩電路為核心，以MOSFET為功率開關(guān)管，用脈寬調(diào)節(jié)和脈間調(diào)節(jié)相結(jié)合的方法，使輸出電壓和電源頻率連續(xù)可調(diào);3）基于激光在動(dòng)態(tài)噴射液束中的衰減特性和提高激光在噴射液束中的加工效率，設(shè)計(jì)了噴射液束電解—激光復(fù)合加工分時(shí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了噴射液束電解—激光分時(shí)控制的多種加工方式，解決了激光在噴射液束中嚴(yán)重

4、衰減問題。
　　最后利用噴射液束電解—激光復(fù)合加工系統(tǒng)，進(jìn)行了復(fù)合加工工藝試驗(yàn)研究。1）基于掃描電鏡和金相顯微技術(shù)，研究了噴射液束電解—激光復(fù)合加工的再鑄層。研究結(jié)果表明:噴射液束電解—激光復(fù)合加工能夠?qū)㈦娊饧庸づc激光加工進(jìn)行復(fù)合，并能100％地去除孔壁的再鑄層，提高激光加工表面質(zhì)量;2）使用單因素分析法，對某新型鎳基高溫合金片進(jìn)行噴射液束電解—激光復(fù)合打孔，研究工藝參數(shù)對表面粗糙度和晶間腐蝕的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:采用復(fù)合電解

5、液加工小孔的表面質(zhì)量好于單一成份的電解液，當(dāng)復(fù)合電解液的配比濃度為6％NaNO3+3％～4％NaCl、電解液的溫度為30℃～40℃、電源電壓為200VDC～300VDC時(shí)，能得到粗糙度小和晶間腐蝕少的加工效果;3）應(yīng)用響應(yīng)曲面法設(shè)計(jì)了二次回歸正交試驗(yàn)，通過加工不銹鋼材料小孔試驗(yàn)建立了材料去除率和再鑄層殘留率的二次回歸方程，總結(jié)了噴射液束電解—激光復(fù)合加工的工藝規(guī)律，利用優(yōu)化的工藝參數(shù)進(jìn)行了系列加工實(shí)例。
　　通過本文的理論分析和工