激光内割快速原型制造的机理研究

摘要

激光内割技术是近年来出现的一种全新的快速原型技术,该项技术能够在一定程度上克服现有各种快速原型技术的缺陷,可以用来制作零件原型和微型零件,具有广阔的应用前景.根据课题进展的需要,该文对以下几个方面进行了着重研究.首先,介绍了激光内割快速原型技术的原理和流程.其次,根据介质传输光学的原理,计算出激光束在透明材料内部汇聚到焦点前功率密度很小,能量损失也很少.该文通过建立温度场方程求出了温度随时间和位置的变化规律,在此基础上对移动的激光束导致的温度效应进行了有限元模拟和数值仿真,所得结果与实验现象具有良好的吻合性.最后,该文分析了把激光内割系统调整后应用于微细加工的可行性,即采用准分子激光和可以与其相匹配实现激光内割的透明材料,然后通过初步实验验证了该方案的可行性.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1快速原型技术简介

1.2激光内割快速原型技术

1.3课题来源及研究任务

2激光内割快速原型技术的原理和实现

2.1激光内割技术概述

2.2激光内割系统的构成

2.3激光内割加工实例分析

2.4本章小结

3聚焦激光在透明材料内部的作用

3.1激光束汇聚于材料内部的过程

3.2静态瞬时激光热源的温度分布

3.3激光内割扫描的温度控制方程

3.4激光内割系统温度场的数值模拟

3.5本章小结

4激光内割对材料性质的改变

4.1聚合物随温升的状态变化

4.2激光作用对材料的改变分析

4.3工作参数对内割效果的影响

4.4本章小结

5激光内割技术在微细加工中的应用

5.1微机械与微细加工技术

5.2基于激光内割技术的微细加工

5.3激光内割技术用于微细加工的初步实验

5.4本章小结

6总结与展望

6.1研究总结

6.2课题展望

致谢

参考文献

附录1攻读学位期间发表论文目录