激光打孔背伤防护的蒙特卡罗模拟与实验研究

作     者：曾庆阳 王斌 张文武 Zeng Qingyang;Wang Bin;Zhang Wenwu

作者机构：中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 全省航空发动机极端制造技术研究重点实验室浙江宁波315201 中国科学院大学北京100049 

基　　金：浙江省自然科学基金资助项目(LY21E050018) 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2024年第51卷第16期

页      码：327-338页

摘      要：针对薄壁空腔零件在激光打孔过程中的背壁损伤问题,结合蒙特卡罗模拟和防护性能验证实验,分析了影响防护材料性能的关键因素。基于蒙特卡罗方法模拟了不同颗粒直径的防护材料对加工区域的交叉重叠阻挡率,根据阻挡率分布的统计特征,对于孔径为0.3 mm的激光打孔加工,优选20目(≈0.8 mm)作为最适合填充的颗粒粒度。利用纳秒脉冲激光加工系统开展了背伤防护材料的防护性能影响因子筛选试验设计(DOE),同时开展了针对合成颗粒石墨、绿碳化硅(SiC)、氧化锆(ZrO2)三种材料的击穿计时实验。结果表明:颗粒形态对防护性能具有显著影响,相较于球形颗粒,不规则多边形颗粒的防护性能更佳;黏合剂对防护性能的影响不显著;以SiC颗粒填充的防护材料的防护性能更优,击穿用时37.494 s。本研究为颗粒填充背伤防护材料提供了一种快速选型优化策略。

主 题 词：激光技术 激光打孔 背伤防护 蒙特卡罗方法 试验设计 击穿实验 

学科分类：080901[080901] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0803[工学-仪器类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/CJL231321

馆 藏 号：203138016...