Mechanics Guided Design of a Hybrid Laser/Water-Jet (LWJ) Manufacturing Process
混合激光/水射流 (LWJ) 制造工艺的力学引导设计
基本信息
- 批准号:0522788
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2005
- 资助国家:美国
- 起止时间:2005-07-01 至 2008-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The goal of this research is to investigate the thermal shock-induced fracture mode of material removal in a hybrid laser/water-jet manufacturing process for brittle materials and to develop educational and outreach activities that focus on hybrid non-traditional machining processes and enhance the local manufacturing infrastructure. In this project, a synergistic combination of low-power laser and low-pressure water-jet will be utilized to accomplish precise material removal of concrete, granite and other brittle materials by thermal shock-induced fracture mechanism rather than energy-intensive erosive wear or melting and evaporation mechanisms. A thermo-mechanical model coupled with laboratory scale machining experiments will be used to probe the design parametric space and properties associated with the hybrid manufacturing process.If successful, the research will overcome the current limitations of the existing diamond saw, laser, and water-jet methods such as energy inefficiency, rapid tool wear, low-quality surface treatment, hazardous noise, significant waste debris, and mechanical stress-induction, with the resulting societal benefits of energy savings, economics and environment. This research will contribute to the development of a workforce trained in advanced manufacturing technology by exposing graduate and undergraduate students to scientific and technological underpinnings such as interactions of multiple energy sources, science of fluid flow, mechanical abrasion, heating, and dissolution. Incorporating the results of this research in the required manufacturing courses will enhance the Mechanical Engineering curriculum at Iowa State University. Collaborative partnership with local manufacturer will facilitate broad dissemination of the results to the industrial sector.
这项研究的目的是研究在混合激光/水喷射工艺中,用于脆弱材料的热冲击引起的材料清除模式,并开发着侧重于混合非传统加工过程的教育和外展活动,并增强本地制造基础设施。在这个项目中,将利用低功率激光和低压水射流的协同组合来通过热休克诱导的断裂机制,而不是能量强度的侵蚀性磨损或熔融和蒸发机制。结合实验室规模加工实验的热机械模型将用于探测与混合制造过程相关的设计参数空间和特性。如果成功,该研究将克服现有的钻石,激光和水的当前局限性诸如效率低下,快速工具磨损,低质量的表面处理,危险噪声,明显的废物碎屑和机械压力诱导之类的喷气方法,以及能源节省,经济学和环境的社会益处。 这项研究将通过使研究生和本科生接触科学和技术基础,例如多种能源的相互作用,流体流动科学,机械磨损,供暖和溶解等科学和技术基础,从而有助于发展接受高级制造技术的劳动力。将这项研究的结果纳入所需的制造课程将增强爱荷华州立大学的机械工程课程。与当地制造商的合作伙伴关系将促进成果的广泛传播给工业部门。
项目成果
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