西北工业大学;中国航发动力股份有限公司熊一峰获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学;中国航发动力股份有限公司申请的专利一种硬脆性陶瓷基复合材料微小孔能场辅助加工方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119703447B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411964016.4,技术领域涉及:B23K26/382;该发明授权一种硬脆性陶瓷基复合材料微小孔能场辅助加工方法是由熊一峰;林琳;柳万珠;汪文虎;肖培乾;黄博;游逸飞;张展飞设计研发完成,并于2024-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种硬脆性陶瓷基复合材料微小孔能场辅助加工方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种硬脆性陶瓷基复合材料微小孔能场辅助加工方法,其通过激光烧蚀快速进行微小底孔的加工,减少后续孔加工的材料去除余量,能够解决硬脆性陶瓷基复合材料微小孔加工过程中的刀具刚度低、易折断问题;同时,激光底孔加工后,选用超声辅助钻孔进行微小孔的精加工,保证了微小孔质量。该方法基于激光烧蚀有限元仿真、超声刀柄模态仿真、超声辅助微小孔钻孔仿真,并通过少数组试验验证和修正,大幅减少了以往钻孔研究中试验工作量,降低了工艺参数的选取对工程技术经验的依赖,并且可以获得工艺参数范围更为广泛的数据及规律。
本发明授权一种硬脆性陶瓷基复合材料微小孔能场辅助加工方法在权利要求书中公布了:1.一种硬脆性陶瓷基复合材料微小孔能场辅助加工方法,包括: 步骤1:构建陶瓷基复合材料毫秒激光烧蚀仿真有限元模型; 步骤2:根据烧蚀直径D与峰值激光能量密度Fpk的关系函数,公式1,计算得到不同激光加工孔直径对应的所需峰值激光能量密度Fpk: 步骤3:以计算得到的不同激光加工孔直径对应的峰值激光能量密度Fpk为初始参考值,借助步骤1构建的有限元模型,开展陶瓷基复合材料激光烧蚀仿真分析,得到广义向内热通量H,如公式2所示: H=ηx-x0*P*λt2 式中,η为高斯分布函数,用于模拟激光能量密度分布;P为激光能量密度,其计算公式为:P=P_totalpi*r2*k,P_total为激光总功率,r为光斑半径,k为激光频率;λ为一个锯齿波函数,用于模拟脉冲激光随时间的能量变化; 步骤4:开展少量组陶瓷基复合材料激光烧蚀试验,对激光烧蚀仿真结果进行对比验证; 步骤5:根据步骤4试验结果,对步骤3的有限元仿真分析进行合理修正,重复步骤3,综合激光加工该型材料的加工效率,获得修正的激光加工孔直径与激光加工参数间的对应关系; 步骤6:构建陶瓷基复合材料超声辅助钻孔有限元仿真模型; 步骤7:基于步骤6构建的有限元仿真模型,对超声刀柄及钻孔刀具进行模态仿真分析,得到合适的刀具装夹悬伸量及超声振动参数范围; 步骤8:借助步骤6有限元仿真模型,步骤7刀具装夹悬伸量及超声振动参数范围,步骤5的激光加工孔直径,开展陶瓷基复合材料超声辅助钻孔有限元仿真; 步骤9:借助神经网络算法,构建激光加工孔直径、超声辅助钻孔工艺参数与微小孔孔径之间的映射关系; 步骤10:开展少量组陶瓷基复合材料超声辅助钻孔试验,对步骤9获得的映射关系进行验证,并根据试验结果修正步骤9模型; 步骤11:基于步骤10得到的修正的映射模型及微小孔目标孔径大小,确定激光加工孔直径和陶瓷基复合材料超声辅助钻孔工艺参数; 步骤12:根据步骤11确定的激光加工孔直径和步骤5激光加工孔直径与激光加工参数间的对应关系,确定激光加工参数; 步骤13:根据步骤11及步骤12确定的激光加工参数和超声辅助钻孔工艺参数,进行陶瓷基复合材料微小孔加工。
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