氧助散焦CO激光切割厚板技术研究

摘要

散焦法是新近出现的激光切割厚板新方法.目前只有英国学者W.O.Neill等进行了研究报道.因此,开展这方面的研究工作,不仅具有实际应用价值,而且具有一定学术意义.该文将对氧助散焦CO<,2>激光切割厚板技术进行系统研究.主要内容如下:1.分析了散焦法原理,阐明氧助散焦CO<,2>激光切割厚板的技术难点及切割的稳态工作条件.结果表明,厚板切割的稳态工作条件是:散焦光斑直径大于氧流直径,在一定功率和一定速度下保证切割前沿温度达到燃点1000℃以上.2.研究了散焦高斯分布CO<,2>激光及金属一氧氧化燃烧反应双热源作用下工件的温度场,推导计算出温度场解析计算公式.3.应用散焦激光并利用超音速喷嘴切割12mm、20mm厚板,研究切割速度,激光功率、散焦光斑直径喷嘴端面到工件距离等参数对切割质量的影响规律.4.使用有限元软件ANSYS对激光热源作用下工件的表面温度场进行了数值模拟.5.将实验结果与数值模拟结果及解析法计算结果进行了对比分析研究.结果显示,实验结果与数值模拟及解析法计算分析结果吻合良好.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1概论

1.2激光切割研究现状

1.3本文主要研究内容

2散焦法原理

2.1气体火焰切割原理

2.2散焦法原理

3切割温度场解析模型

3.1切割过程的能量平衡

3.2切割过程的导热微分方程

3.3解析模型修正

3.4解析模型应用

4切割温度场数值模拟

4.1物理模型

4.2运动激光源的模拟

4.3有限元控制方程

4.4实体建模及有限元网格划分

4.5材料热物理性能

4.6边界条件的处理

4.7 工艺参数确定

4.8温度场数值模拟结果

5氧助散焦C02激光切割厚板实验研究

5.1实验条件

5.2实验结果

5.3分析与讨论

6结论及建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间发表的论文