基于遗传算法的激光打孔路径优化

针对目前激光打孔过程中存在的问题,采用遗传算法对激光打孔路径进行优化.建立了路径优化目标函数模型,对激光打孔路径优化总体设计,遗传算法的实现所需要的适应度函数、选择算子、交叉算子、变异算子等遗传操作进行了说明,并通过实例说明,采用遗传算法对激光打孔路径进行优化,可以显著地提高激光打孔加工效率.     

激光打孔过程的数值模拟

为描述Nd：YAG脉冲激光打孔过程中孔的形貌及温度场的变化规律,建立了三维激光打孔的物理模型,利用APDL语言进行编程,对激光作用区域施加高斯激光热流密度载荷,模拟打孔过程中的温度场分布,并利用单元生死技术模拟激光打孔形貌的变化过程。模拟结果：孔的形貌为圆锥形,光斑中心温度瞬间达到5．6×10^3℃,并以光斑为中心逐渐降低,等温线近似圆形.通过与实际打孔结果对比,发现模拟结果与试验结果相吻合。     

陶瓷喷嘴Nd:YAG激光精密打孔应用研究

通过在陶瓷喷嘴上进行激光打孔的多种工艺参数试验，分析了激光能量、脉冲宽度和激光频率等对打孔质量的影响，摸索出了一套切实有效的激光打孔工艺参数，较好地解决了小孔锥度问题，加工出了合格的陶瓷小孔样品。并对激光加工工艺参数进行了多因素分析，探讨了多种加工工艺参数对加工小孔锥度的影响。     

激光打孔陶瓷微裂纹现象理论研究

采用倾斜回转法进行激光陶瓷打孔,并对打孔后的缺陷试件的断口形貌进行分析,同时对打孔过程中出现的陶瓷材料产生微裂纹的现象进行了初步的理论研究。     

激光切割钢板效率研究

通过对二维激光切割钢板过程的分析,提出了激光切割钢板时间可分为有效切割时间与无效切割时间两部分,并指出激光切割效率的提高不仅在于提高切割速度,而且还在于缩短无效切割时间。认为二维空程最短路径研究仅是缩短无效切割时间提高效率的一个方面,缩短无效切割时间还可以从打孔、指令执行停顿、Z轴行程等方面进行。对切割路径前打孔的工艺过程进行了具体研究,提出了减少打孔的工艺处理方法,经SLCM-1225数控激光切割机切割试验,效率提高明显;同时也佐证了减少打孔能够缩短无效切割时间,进而提高切割效率。     

焦点随动对激光打孔速度的影响

采用一种简单的数学模型,计算出平均功率为300W,焦点光斑半径分别为0.2mm和0.4mm的两束激光在距焦点位置10mm以内的光斑半径,及两种激光的焦点位置在材料表面和材料内部时的打孔速度,并与焦点随动时的打孔速度进行了比较。结果显示焦点随动可以提高激光打孔的速度,而且板材越厚,激光焦点半径越小,提升效果越明显。     

超声振动透镜辅助激光打孔实验研究

为研究超声振动透镜辅助对激光打孔加工质量和效率的影响,采用YLR-1000连续激光器和所设计的超声振动透镜辅助装置,以304不锈钢薄片为研究对象,分别在不同离焦量、激光功率、打孔时间、超声振幅情况下进行有无超声振动辅助激光打孔对比实验。实验采用VHX-1000E超景深显微系统对工件进行检测,并以孔径、热影响区半径、孔锥度、孔深和堆砌高度为主要指标分析实验结果。结果表明：超声振动透镜辅助可从总体上提高激光打孔的加工质量和效率。     

使用长脉冲高能激光对石英玻璃打孔

为了实现玻璃上的高效快速打孔,研究了使用长脉冲激光在石英玻璃上打孔的方法.通过在玻璃表面镀制ZrO2,解决了石英玻璃对1 064 nm激光吸收弱的问题.使用脉宽为1 ms,波长为1 064 nm的Nd:YAG激光在石英玻璃上打出了深为1.55 mm的锥形孔.研究了激光打孔的能效比,结果显示,当激光的能量密度为6.8 k...     

皮秒激光CVD金刚石膜打孔温度场仿真

建立了皮秒激光在CVD金刚石膜打孔时的瞬态热传导三维物理模型并利用ANSYS对过程进行了仿真,分析了温度场的空间变化规律以及温度场随时间变化趋势,将仿真值和实验结果进行了对比,在此基础上研究了激光能量,脉冲宽度,重复频率等对打孔品质的影响。     

激光打孔光学系统的改善

目前,国内外的激光打孔机,通常是用单片透镜使激光聚焦打孔的。这种最简单的光学系统打孔方法,有以下缺点:(1)孔的园整度取决于激光光斑的园整度;(2)孔的锥度与加工面的位置、激光能量和发散角关系极大,一旦参数发生微小变化,当激光通过短焦距的透镜打孔时,孔锥跟随发生相应变化;(3)打孔的飞溅物很容易沾污透镜保护玻璃片,这一点,有文献介绍用吹     

内蒙地区垂直地埋管蓄热过程土壤温度的变化特性

给出了内蒙地区土壤温度计算式,通过计算获得该地区地表以下20m处土壤温度年波动范围为0.0483%。本文针对土壤蓄热过程建立了二维非稳态传热物理数学模型。基于有限元分析法对内蒙地区热泵长期(90天)连续蓄热过程进行了模拟研究。分析了钻孔口径、回填材料、地埋管管径及热流密度等因素对蓄热过程土壤温度特性的影响。研究表明:热泵长期连续运行会导致地埋管附近土壤出现热堆积不利于蓄热。热流密度、地埋管管径对土壤温度场和热作用半径影响较大;钻孔口径、回填材料对其影响较小;钻孔间距应保持在6.5m以上。研究结果对内蒙地区太阳能-地源热泵系统相关参数的设计具有重要指导意义。     

基于DEFORM的钻削力预报研究

应用Deform软件的单元去除技术和网格自适应重划技术,考虑工件材料的机械物理性能随温度的变化和流动应力受应变、应变速率和温度影响的特性来模拟材料的非线性,建立了适于钻削过程的三维有限元模型,分析了钻削加工中切削用量对切削力的影响规律;并采用YD-21/4动态电阻应变仪进行了钻削实验,验证了仿真结果的正确性和可靠性。     

Analysis of silicon via hole drilling for wafer level chip stacking by UV laser

For stacking wafers/dies, through-silicon-vias (TSVs) need to be created for electrical connection of each wafer/die, which enables better electrical characteristics and less footprints. And for via hole processing, chemical methods such as DRIE (Deep Reactive Ion Etching) are mostly used. These methods suffer the problems of slow processing speed, being environment-unfriendly and damage on the existing electric circuits due to high process temperature. Furthermore, masks are also needed. To find an alternative to the methods, researches on the laser drilling of via holes on silicon wafer are being conducted. This paper investigates the silicon via hole drilling process using laser beam. The percussion drilling method is used for this investigation. It is also examined how the laser parameters- laser power, pulse frequency, the number of laser pulses and the diameter of laser beam- have an influence on the drilling depth, the hole diameter and the quality of via holes. From these results, laser drilling process is optimized. The via hole made by UV laser on the crystal silicon wafer is 100μm deep, has the diameter of 27.2μm on the top, 12.9μm at the bottom. These diameters deviate from the target values by 2.8μm and 0.4μm respectively. These values correspond to the deviation from the target taper angle of the via hole by less than 1°. The processing speed of the laser via hole drilling is 114mm/sec, therefore, etching process can be replaced by this method, if the number of via holes on a wafer is smaller than 470,588. The ablation threshold fluence of silicon is also determined by a FEM model and is verified by experiment.     

粉末薄层选区激光烧结温度场数值模拟与实验研究

单层粉末的激光烧结温度场对三维结构熔结成型有着直接影响。通过对工程塑料粉末选区激光烧结过程能量作用形式的分析,构建了粉体与金属基板界面接触热阻的导热模型和扫描烧结的移动热源模型;利用有限元法对功率为10～25W,光斑直径为0.24mm的激光逐行扫描烧结过程的温度场进行了数值模拟;通过温度场分布模拟和激光烧结实验得到了单层厚度为0.5mm的PA6粉末行扫描间距的优化区间为0.3～0.4mm,获得了熔结质量较好、厚度均匀的平板形烧结物,为进一步优化工艺参数提供了基础。     

基于ANSYS/LS-DYNA钻削过程的数值仿真

制孔工序是飞机结构装配中一个非常重要的环节。根据飞机薄壁结构零件钻孔工序,建立麻花钻钻削加工过程有限元仿真模型,采用通用显式动力分析程序LS-DYNA对钻削加工过程进行三维数值仿真研究。仿真动态模拟了钻削加工时钻屑和毛刺的生成过程,获得了螺旋钻屑;提取并分析了钻削轴向钻削力特征;采用直接热力耦合有限元方法分析了加工过程中刀具和工件间摩擦热的产生及钻削温度的瞬态分布。仿真结果表明,钻削毛刺在钻入和钻出都有可能产生,且钻出毛刺大于钻入毛刺。仿真得到的轴向钻削力与理论相符。     

激光反应熔覆碳化物陶瓷涂层温度场的有限元模拟

利用ANSYS软件建立预置式粉层激光反应熔覆的数值模拟模型,考虑了相变潜热、辐射对流散热、表面效应单元等因素的影响;在不同的工艺参数下,用该模型对激光反应熔覆碳化物陶瓷涂层温度场进行了计算,分析了整个激光加工过程中温度场的变化情况。结果表明:激光功率和扫描速度对基体熔化厚度以及熔覆层宽度的影响都比较显著;激光功率是造成熔覆层较大温度梯度的主要因素;有限元模拟得到的最佳工艺参数得到了试验验证。     

大棒材轧制过程温度场的数值模拟分析

应用有限差分法建立大棒材热轧过程的温度模型.对轧制、高压水除鳞和空冷等过程进行模拟计算,得到轧件头尾的表面与内部温度分布规律.用此程序模拟计算某钢厂大棒材生产过程中的温度场,其计算值与实测值吻合较好.在此基础上分析了大棒材热轧过程中温度的变化规律.     

选区激光烧结的不均匀温度场对成形过程的影响分析

选区激光烧结过程中,不均匀温度场引起的应力和变形是制约成型质量,影响成型精度的重要因素。通过有限元仿真,分析了不同扫描方式和预热保温温度情况下激光烧结的温度场,同时结合实验对不同扫描方式和预热保温温度下的应力和变形做出分析和计算。仿真和实验表明,预热保温能够有效减小烧结物的热应力,同时采用长短线交叉的扫描方式得到的烧结物应力和变形最小。     

Si3N4陶瓷激光加热辅助引弧微爆炸加工温度场仿真

介绍了激光加热辅助引弧微爆炸加工技术,建立了温度场数学模型,使用有限元分析软件计算出了加工Si3N4陶瓷时的温度场分布,并研究了工艺参数对温度场的影响。仿真结果表明：用激光加热辅助引弧微爆炸加工使加工温度得到提高,从单独使用引弧微爆炸加工的12 600℃提高到14 381℃;其最高温度随着激光功率的增大而升高,随光斑尺寸的增大而减小,随激光加热点距引弧微爆炸加工点距离的增大先增大后减小,随进给速度的增大而减小。研究结果为揭示激光加热辅助引弧微爆炸加工机理和选择合理工艺参数提供了理论依据。     

重型燃机压气机盘淬火应力场的计算机模拟

利用有限元法研究了某重型燃机压气机盘在淬火过程中的应力场分布。模拟计算中，采用等效热容法处理相变潜热对淬火温度场的影响，采用等效线胀系数法处理相变引起的组织应力，同时考虑了材料热物性参数和力学性能参数的温度相关性。模拟结果表明，在淬火初期，由于热应力的作用使工件表面受拉而心部受压，随着相变的发生，应力发生了多次转向，最后形成了表面受压心部受拉的残余应力分布。在油淬过程中，工件内持续承受较高的拉应力，而空冷时承受的内应力较小，从而避免了工件的变形和开裂。