激光切割技术在连杆裂解中的应用：耦合建模与仿真研究

"激光切槽流体场与温度场耦合系统建模与仿真的研究主要集中在脉冲激光切割技术在材料加工工程中的应用，特别是对于连杆裂解工艺中的关键步骤——裂解槽的制造。连杆裂解是一种高精度、高效率的新型技术，依赖于激光切割来形成特定形状的槽，随后通过施加应力实现精确断裂。激光切割利用高能量激光束使材料熔化或汽化，并借助辅助气体清除切口处的熔融金属，形成切口。 激光切割的过程涉及到复杂的物理现象，包括激光能量传输、材料的热响应以及辅助气体的流动与温度效应。脉冲激光切割裂解槽时，由于是盲槽加工，加工质量和精度易受多种因素影响，如材料特性、激光参数、辅助气体参数等。本文着重研究了脉冲激光在单一匙孔形成过程中的作用机制，建立了考虑流体场与温度场交互作用的数值模型，以模拟匙孔成形过程，并分析了这些因素对匙孔尺寸和质量的影响。 论文的主要成就包括： 1. 开发了深度自适应热源模型，该模型能动态适应匙孔成形过程中的温度变化，同时考虑了辅助气体流场和温度场的相互作用，通过模拟预测了匙孔的形成，实验验证了模型的准确性。 2. 探讨了切割过程中辅助气体流场的结构，发现气体从喷嘴喷出后形成的湍流和马赫盘现象对匙孔成形有显著影响，马赫盘的出现可能导致气体流入匙孔的效率下降。 3. 通过单因素变量法分析了辅助气体入口压力和背压力对流场分布、匙孔尺寸和质量的影响，揭示了这些参数优化的可能性，有助于提高裂解槽的质量和降低产品缺陷率。 此研究不仅对提高激光切割裂解槽的质量有直接指导价值，而且对脉冲激光在精密加工领域的其他应用，如打孔、刻痕等，也具有普遍的理论指导意义。通过深入理解激光切割中的物理过程和参数优化，可以推动整个精密加工行业的技术进步和产品质量提升。"