本書系統(tǒng)地闡述了面向激光加工木材傳熱傳質(zhì)及多場耦合技術(shù), 包括激光能量轉(zhuǎn)化過程分析、激光與氣流相互作用過程、輔助氣體阻燃效應(yīng)、多物理場有限元建模、激光復(fù)合加工燒蝕演化分析、氣體擴(kuò)散等濃度分布、氣體射流撞擊過程與影響、激光切割質(zhì)量分析、趨勢預(yù)測、影響評價(jià)分析等內(nèi)容。
木材作為一種可再生和循環(huán)利用的生物資源,具有天然的紋理之美和優(yōu)良的加工性能,是世界公認(rèn)的綠色材料之一。傳統(tǒng)木材機(jī)械加工主要以鋸切、銑削、刨削、砂光等方式為主,這些方式由于加工鋸路寬、加工余量大、運(yùn)動(dòng)軌跡約束等條件限制難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)件的非接觸成型加工。激光加工作為一種先進(jìn)的特種加工技術(shù)是科學(xué)發(fā)展的典型創(chuàng)新性成果,是我國加工行業(yè)優(yōu)化提升的重要基礎(chǔ)。作為對傳統(tǒng)工藝的滲透和替代,激光加工的自主可控、安全高效等優(yōu)勢使其在木材加工領(lǐng)域得到發(fā)展,而其綠色節(jié)能的加工過程以及綜合利用率的提高也符合我國木材加工行業(yè)優(yōu)化升級的產(chǎn)業(yè)政策。但是木材的燃點(diǎn)較低,激光聚焦產(chǎn)生高溫在使木材瞬間汽化的同時(shí),也導(dǎo)致切口周圍熱影響區(qū)擴(kuò)大,致使激光加工表面產(chǎn)生燒痕和殘?zhí)棘F(xiàn)象,嚴(yán)重影響木材加工表面精度和成型質(zhì)量,限制了該工藝的推廣應(yīng)用。針對上述問題,本書將氣體輔助與木材激光加工有機(jī)結(jié)合,通過理論分析、多場耦合模擬以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法對氣體輔助激光加工薄木技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性研究。
本書包括以下內(nèi)容:第1章引言;第2章激光加工木材的理論研究;第3章氣體輔助激光加工薄木的機(jī)理研究;第4章氣體輔助激光加工的熱過程分析;第5章氣體輔助激光加工薄木的溫度場仿真分析;第6章輔助氣體擴(kuò)散數(shù)值的仿真分析;第7章氣體流場對激光加工薄木影響的仿真分析;第8章氣體輔助激光加工的設(shè)備設(shè)計(jì):第9章氣體輔助激光加工薄木的工藝及質(zhì)量研究。
本書是在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)定向培養(yǎng)(引進(jìn)人才)科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目
(XYB202205)、中央高;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2572019AB23)等課題資
助下,由劉清偉、劉天祥共同撰寫完成。其中劉天祥撰寫了第1,2,3,4,8章及結(jié)
論,劉清偉撰寫了剩余部分。
本書在撰寫過程中得到了黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)相關(guān)同事的大力支持,在此致以謝意。本書參考了大量國內(nèi)外相關(guān)著作、文獻(xiàn)等資料,在此向這些資料的作者表示最誠摯的感謝。
由于著者研究水平和能力有限,書中難免存在錯(cuò)誤之處,懇請廣大讀者批評指正。
第1章 引言
1.1 研究的目的和意義
1.2 傳統(tǒng)木材機(jī)械加工方法
1.3 快速成型技術(shù)研究
1.4 激光加工研究現(xiàn)狀
1.5 氣體輔助激光加工研究現(xiàn)狀
第2章 激光加工木材的理論研究
2.1 激光的產(chǎn)生及特性
2.2 激光加工的原理及特點(diǎn)
2.3 激光與木材相互作用過程
2.4 激光加工木材實(shí)驗(yàn)分析
2.5 激光加工木材的優(yōu)勢
2.6 本章小結(jié)
第3章 氣體輔助激光加工薄木的機(jī)理研究
3.1 氣體射流與木材相互作用過程
3.2 氣體輔助激光加工薄木的作用機(jī)理
3.3 氣體輔助激光加工薄木的阻燃效應(yīng)分析
3.4 本章小結(jié)
第4章 氣體輔助激光加工的熱過程分析
4.1 氣體輔助激光加工的熱傳導(dǎo)理論
4.2 激光熱源模型的建立
4.3 氣體輔助激光加工的有限元建模
4.4 本章小結(jié)
第5章 氣體輔助激光加工薄木的溫度場仿真分析
5.1 氣體輔助激光加工薄木的幾何模型建立
5.2 氣體輔助激光加工薄木的仿真結(jié)果分析
5.3 工藝參數(shù)對薄木燒蝕影響的模擬分析
5.4 本章小結(jié)
第6章 輔助氣體擴(kuò)散數(shù)值的仿真分析
6.1 氣體等濃度分布數(shù)值模擬
6.2 氣體擴(kuò)散模型結(jié)果分析
6.3 本章小結(jié)
第7章 氣體流場對激光加工薄木影響的仿真分析
7.1 氣體輔助激光加工薄木的流場模型構(gòu)建
7.2 氣體輔助激光加工薄木的流場模擬結(jié)果分析
7.3 工藝參數(shù)對流場結(jié)構(gòu)的影響分析
7.4 本章小結(jié)
第8章 氣體輔助激光加工的設(shè)備設(shè)計(jì)
8.1 木材特性及微觀構(gòu)造
8.2 氣體輔助激光加工的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.3 激光切割質(zhì)量影響因素和評價(jià)指標(biāo)
8.4 氣體輔助激光加工的設(shè)備及分析測試儀器
8.5 本章小結(jié)
第9章 氣體輔助激光加工薄木的工藝及質(zhì)量研究
9.1 試驗(yàn)參數(shù)選擇
9.2 氣體輔助激光加工薄木的對比試驗(yàn)
9.3 氣體輔助激光加工參數(shù)對成型質(zhì)量的影響分析
9.4 氣體輔助激光加工薄木的工藝參數(shù)優(yōu)化
9.5 氣體輔助激光加工薄木的應(yīng)用實(shí)例
9.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)