發(fā)布時(shí)間：2021-09-24 18:48

　　金屬材料的激光加工目前正向著低表面粗糙度、小熱影響區(qū)及大深徑比結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)發(fā)展。新近發(fā)展了一種基于激光-水射流耦合原理的水導(dǎo)激光加工技術(shù),本文闡述了水導(dǎo)激光加工技術(shù)的基本原理及其相對(duì)于傳統(tǒng)激光加工方法的優(yōu)勢(shì),基于激光-水射流耦合原理構(gòu)建了一套水導(dǎo)激光加工設(shè)備,對(duì)多種金屬材料進(jìn)行了水導(dǎo)激光加工實(shí)驗(yàn)。利用超景深顯微鏡對(duì)加工工件表面進(jìn)行了觀測(cè)與分析,發(fā)現(xiàn)兩種金屬材料加工得到的盲孔邊緣規(guī)則圓滑,切槽的邊緣平直無毛刺,沒有熱影響區(qū)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明對(duì)金屬材料的水導(dǎo)激光精密加工具有可行性且有重要的應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來源】：光電工程. 2020,47(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

水導(dǎo)激光加工技術(shù)基本原理

水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)中采用的是出光波長為532nm的Nd:YAG固體激光器，實(shí)驗(yàn)中采用的激光器參數(shù)如表1所示。激光依次通過擴(kuò)束系統(tǒng)及聚焦系統(tǒng)后聚焦在噴嘴小孔附近，通過調(diào)整光路系統(tǒng)中的光學(xué)元件可以精準(zhǔn)地調(diào)整激光束腰與噴嘴小孔的相對(duì)位置，使激光穩(wěn)定地耦合進(jìn)水射流中。根據(jù)觀測(cè)相機(jī)測(cè)得的噴嘴附近的圖像可以調(diào)整激光束腰位置與噴嘴小孔的X、Y方向的相對(duì)位置，通過觀察激光焦點(diǎn)的大小可以調(diào)整激光束腰與噴嘴小孔的Z向位置。如果激光束腰位置與噴嘴小孔的位置沒有對(duì)準(zhǔn)，激光會(huì)把噴嘴小孔燒壞，圖3(a)和圖3(b)分別為損壞后與損壞前的噴嘴小孔的微觀形貌。圖3(a)中噴嘴小孔中的凸起為融化后的噴嘴材料，由于噴嘴小孔中的凸起破壞了水流道的外形，造成水射流無法保持穩(wěn)定，不能再進(jìn)行水導(dǎo)激光加工。為減少水中雜質(zhì)對(duì)激光傳播的衰減作用，供水系統(tǒng)的進(jìn)水為去離子水，經(jīng)由供水泵產(chǎn)生的高壓水依次通過調(diào)壓閥和穩(wěn)壓器后進(jìn)入耦合模塊，并從噴嘴小孔中噴出形成穩(wěn)定的水射流。實(shí)驗(yàn)中采用的噴嘴小孔直徑為100μm，由于高壓水從噴嘴小孔中噴出時(shí)會(huì)產(chǎn)生縮流現(xiàn)象，實(shí)際產(chǎn)生的水射流直徑約為噴嘴直徑的83%[12]。

在水導(dǎo)激光加工實(shí)驗(yàn)中分別對(duì)C276哈氏合金板及SAE1070冷軋彈簧鋼板進(jìn)行了打孔、切槽與圖案切割實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。為了觀測(cè)加工后的工件表面形貌，使用Leica DVM6超景深顯微鏡對(duì)加工后的工件表面圖像及三維形貌進(jìn)行了測(cè)量。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于離軸光學(xué)系統(tǒng)的水導(dǎo)激光耦合技術(shù)研究[J]. 孫冬,王軍華,韓福柱.  紅外與激光工程. 2018(12)
[2]水導(dǎo)激光切割技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 孫博宇,喬紅超,趙吉賓,陸瑩,郭躍彬.  光電工程. 2017(11)
[3]單晶硅水導(dǎo)/水輔助激光切割加工對(duì)比研究[J]. 孫冬,王軍華,韓福柱.  應(yīng)用激光. 2016(06)
[4]激光微孔加工技術(shù)及應(yīng)用[J]. 楊立軍,孔憲俊,王揚(yáng),丁燁,張宏志,遲關(guān)心.  航空制造技術(shù). 2016(19)
[5]新型水導(dǎo)引激光耦合系統(tǒng)研究[J]. 葉瑞芳,沈陽,王磊,黃元慶.  廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(03)
[6]微水導(dǎo)激光劃片工藝原理及應(yīng)用[J]. 王宏智.  電子工業(yè)專用設(shè)備. 2008(03)
[7]血管內(nèi)支架的激光精細(xì)切割技術(shù)[J]. 周永恒,廖健宏,蒙紅云,劉頌豪.  應(yīng)用激光. 2005(03)

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



本文編號(hào)：3408260