侧吹空气气流对激光损伤效果的影响研究

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1、学号：S13010033硕士学位论文侧吹空气气流对激光损伤效果的影响研究研究生姓名：于博威学科、专业：光学二○一六年三月分类号：密级：可公开UDC：编号：侧吹空气气流对激光损伤效果的影响研究RESEARCHONSIDEBLOWINGAIREFFECTOFLASERDAMAGE学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：光学（070207）研究方向：激光与物质相互作用申请学位级别：硕士指导教师：李昌立教授研究生：于博威论文起止时间：2014.10—2015.12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本

2、人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《侧吹空气气流对激光损伤效果的影响研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文

3、数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日摘要目前侧吹保护气体已是激光加工中的一种常用手段，侧吹气流的流速及侧吹角度对激光加工质量的影响较大。针对该问题，论文采用理论分析、数值模拟与实验测量相结合的方法，在理论、模拟及实验三方面综合分析了空气侧吹气流的流速和侧吹角对激光损伤特性的影响，进而阐述了侧吹

4、气流特性与激光加工质量的关系。针对侧吹气流的流速和侧吹角对激光损伤影响问题，论文介绍了激光辐照效应中金属对激光的吸收及反射理论，阐述了气流变化对流场的影响以及流场变化对激光作用的影响等；根据理论模型，建立了侧吹气流流速和侧吹角对激光损伤影响的物理模型，仿真分析了气流变化对流场环境中介质密度及压力的影响，从而进一步分析其对激光损伤效果的影响；在此基础上，建立了侧吹气流对激光损伤铝合金效果影响的实验研究平台，通过激光损伤过程中温度的测试和损伤形貌的测量，综合分析了侧吹气流流速和侧吹方向对激光损伤效果的影响。实验结果表明：

5、侧吹气流对激光损伤效果具有明显的影响，当气流角度为40°时，气流对作用点等离子体云团及靶材的熔融杂质吹除效果最佳，所以激光损伤深度最大；当气流角度为60°时，因激光作用区域流场中气流分布主要集中在作用点侧面，对激光作用中心点影响不大，所以激光损伤效果不佳；当气流角度为80°时，气流对激光作用区域的热交换影响面最大，所以激光损伤面积达最大值；且随着气流流速增大，激光损伤效果因氧气含量的增加而增强，靶材表面的损伤面积随气流速的增大而增大，随着流速的继续增大，气流的冷却作用效果越来越明显，所以激光的损伤深度呈现出先增大后减

6、小的现象。论文的研究结果可为激光加工质量的提高和激光加工工艺的改进提供理论支撑和技术依据。关键词：激光辐照；铝合金薄板；气流场；气流流速；气流角度；数值模拟ABSTRACTAtpresent,blowingsideprotectivegasisacommonlyusedmethodinlaserprocessing,theeffectsoflateralgasflowvelocityandinclinationangleofthelaserprocessingqualitygreatly.Tosolvethispro

7、blem,thethesisadoptsmethodsoftheoreticalanalysis,numericalsimulationandexperimentalmeasurementofthecombinationofthethree,intheory,simulationandexperimentofacomprehensiveanalysisoftheeffectsofairvelocityandthesideblowingangleonthelaserdamagecharacteristics,anddi

8、scussestherelationshipbetweenflowcharacteristicsandlasermachiningqualityofsideblownAccordingtothevelocityandtheangleonthesideblowngasjetlaserdamageeffectproblem,thispaperint