介紹了水輔助激光加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀,系統(tǒng)總結(jié)了水輔助激光加工技術(shù)的產(chǎn)生原因以及包含的主要技術(shù)內(nèi)容.針對(duì)每種水輔助激光加工技術(shù),詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)外研究者在理論與實(shí)驗(yàn)方面的主要研究成果,并對(duì)不同水輔助激光加工技術(shù)之間的技術(shù)差異和適用范圍進(jìn)行了論述.水輔助激光微細(xì)加工技術(shù)在解決激光加工熱損傷導(dǎo)致的精度損失、效率降低等方面具有明顯的效果,各種形式的水輔助裝置以及組合技術(shù)也為類似工程問(wèn)題解決方案的擬定提供了參考價(jià)值. 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,52(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

水膜下進(jìn)行XeCl準(zhǔn)分子激光加工的實(shí)驗(yàn)裝置[36]

傳統(tǒng)激光加工是通過(guò)熱效應(yīng)以及其他作用使材料熔化、汽化或化學(xué)分解,實(shí)現(xiàn)材料去除. 因?yàn)榧す饧庸な欠墙佑|加工,所以不存在刀具磨損問(wèn)題,且加工過(guò)程清潔無(wú)污染[6]. 但除超短脈沖激光(脈寬<10 ps)是通過(guò)材料的多光子吸收作用在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)材料去除,基本無(wú)熱效應(yīng)外,其余激光大多表現(xiàn)出明顯的熱效應(yīng)[7], 使激光加工具有一定的局限性,加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生大范圍的熱影響區(qū),影響加工區(qū)域的應(yīng)力分布,從而容易產(chǎn)生裂紋[8]. 并且如果不采取額外的措施將熔化的材料帶走,已經(jīng)去除的材料極易重新固結(jié)在加工點(diǎn)周圍,形成難以去除的重鑄層[9-11]. 這些重鑄層一方面降低了激光加工的精度,使得加工邊緣不規(guī)則;另一方面會(huì)對(duì)后續(xù)激光束起到散射和阻擋的作用,從而降低激光燒蝕效率[12-13]. 此外,有些材料例如硅、石英等在激光加工時(shí)會(huì)由激光誘導(dǎo)產(chǎn)生周期性的表面自組織結(jié)構(gòu),如圖1所示[14]. 這些結(jié)構(gòu)的主要成因與微氣泡、重鑄微粒以及激光的極化作用等有關(guān),雖然在特定應(yīng)用背景下已有學(xué)者利用這種激光誘導(dǎo)現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)自組織結(jié)構(gòu)的加工,但對(duì)大多數(shù)激光加工情況,這種自組織結(jié)構(gòu)會(huì)降低加工表面質(zhì)量.綜上所述,激光加工的熱效應(yīng)和誘導(dǎo)效應(yīng)等與材料表面的相互作用帶來(lái)了重鑄層、裂紋以及自組織結(jié)構(gòu)等諸多問(wèn)題,這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了激光加工質(zhì)量,導(dǎo)致直接利用激光燒蝕已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法滿足高質(zhì)量微細(xì)加工要求. 因此,發(fā)展一種能有效解決上述問(wèn)題的新型激光加工技術(shù)變得極為重要,而水輔助激光加工技術(shù)正是這樣一種可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)激光加工劣勢(shì)的新型復(fù)合微細(xì)加工技術(shù).

但是,這種厚度較大的水層在激光的作用下會(huì)產(chǎn)生氣泡,從而引起激光的散射和折射,并會(huì)吸收部分激光能量以及產(chǎn)生白光連續(xù)的現(xiàn)象,嚴(yán)重干擾激光加工的穩(wěn)定性,并大幅降低激光的光束質(zhì)量和能量密度[18],直接影響了水下激光加工的穩(wěn)定性和可控性,導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)及不可確定的材料去除過(guò)程,從而無(wú)法進(jìn)一步提高激光加工質(zhì)量.保證水輔助激光加工穩(wěn)定性的兩個(gè)關(guān)鍵要素:1)水層厚度要盡量小,以降低水層對(duì)激光光束的干擾程度. 2)水層要具有一定的流動(dòng)速率以將產(chǎn)生的熱量以及碎屑帶走. 基于此,后續(xù)出現(xiàn)的水輔助激光加工技術(shù)都在一定程度上具備了這兩個(gè)關(guān)鍵要素,很好地解決了激光加工過(guò)程中的熱效應(yīng)及誘導(dǎo)效應(yīng)等帶來(lái)的諸多問(wèn)題.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]水導(dǎo)激光微細(xì)加工技術(shù)研究[D]. 李靈.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
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[2]KrF激光微細(xì)加工Al2O3陶瓷機(jī)理及試驗(yàn)研究[D]. 祝超.大連理工大學(xué) 2010
[3]基于微水導(dǎo)激光加工技術(shù)的研究[D]. 劉備.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[4]高質(zhì)量激光打孔技術(shù)的研究[D]. 辛鳳蘭.北京工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3056647