超硬磨料對YAG激光吸收系數(shù)的測定及數(shù)值模擬計算.pdf

1、激光加工的本質(zhì)是利用材料吸收激光能量改變材料的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)，因此，研究確定材料對激光的吸收系數(shù)是研究激光加工的基礎(chǔ)，具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。 激光修整超硬磨料砂輪作為一種新型的修整技術(shù)，正顯示出廣闊的應(yīng)用前景。照射到砂輪上的激光一部分被磨料和結(jié)合劑吸收，另一部分則被反射或透過超硬磨料作用于結(jié)合劑上。激光修整的本質(zhì)是利用磨粒與結(jié)合劑吸收激光能量對砂輪進(jìn)行深度的整形或輕度的修銳，使砂輪達(dá)到所要求的幾何形狀誤差和地形地貌。迄

2、今，針對不斷出現(xiàn)的各種超硬磨料對YAG激光的吸收系數(shù)測量研究未見報道。如何準(zhǔn)確的測定超硬磨料對激光的吸收系數(shù)，對激光修整超硬磨料砂輪的理論研究和實際推廣應(yīng)用具有關(guān)鍵作用。 本文以試驗研究與數(shù)值模擬計算相結(jié)合，以傳熱學(xué)為理論基礎(chǔ)，基于集總參數(shù)分析法，設(shè)計了超硬磨料對YAG激光吸收系數(shù)的測量裝置，利用熱電偶傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測定出超硬磨料試樣在YAG激光輻照和冷卻過程中的熱電勢，將熱電勢值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度值代入吸收系數(shù)計算模型，可

3、得出MBD系列人造金剛石和CBN系列立方氮化硼超硬磨料對YAG激光的吸收系數(shù)。同時對激光平均功率、激光光斑直徑大小、激光連續(xù)輻照頻率、熱電偶傳感器放置位置、試樣本身質(zhì)量以及絕熱盒的性能等因素對吸收系數(shù)的影響情況進(jìn)行分析，找出其中的影響規(guī)律及原因。 根據(jù)傳熱學(xué)原理分析試驗過程中試樣的熱量傳遞方式及對流換熱形式，同時采用集總參數(shù)分析法計算對流換熱系數(shù)，這是一種針對特殊場合求解對流換熱系數(shù)的方法。對整個試驗過程建立相應(yīng)的三維非穩(wěn)態(tài)傳熱