首先用波長(zhǎng)為10.6μm的二氧化碳激光對(duì)TC4合金表面進(jìn)行拋光。利用三維形貌儀測(cè)量材料表面粗糙度,結(jié)合拋光前后材料表面微觀(guān)形貌特征分析激光功率、離焦量、掃描速度、掃描間距等因素對(duì)該材料表面粗糙度的影響。獲得理想的工藝參數(shù),TC4合金表面粗糙度具有最小值117.62 nm。但二氧化碳激光拋光TC4合金容易出現(xiàn)熱積累嚴(yán)重和表面裂紋等問(wèn)題。然后用波長(zhǎng)為1 080 nm的光纖激光對(duì)TC4合金進(jìn)行拋光,同樣分析了金屬表面形貌、離焦量和掃描路徑等因素對(duì)該材料表面粗糙度的影響規(guī)律。創(chuàng)新性地使用多重移動(dòng)掃描拋光,獲得理想的拋光效果,TC4合金表面粗糙度最佳為148.91 nm。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,使用光纖激光器進(jìn)行多重移動(dòng)掃描可以快速有效拋光TC4合金,且激光能量密度較小,表面無(wú)明顯形變和裂紋。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用激光. 2019,39(04)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖２二氧化碳激光器實(shí)驗(yàn)圖Ｆｉｇ．２Ｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｌａｓｅｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

（ｂ）（ｃ）（ｄ）圖３實(shí)驗(yàn)裝置（ａ）光纖激光器（ｂ）三維形貌儀（ｃ）顯微鏡（ｄ）維氏硬度計(jì)Ｆｉｇ．３Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｆａｃｉｌｉｔｙ２二氧化碳激光拋光工藝對(duì)鈦合金表面粗糙度的影響２．１激光功率對(duì)表面粗糙度的影響選擇在離焦量為２０ｍｍ、掃描速度２５０ｍｍ／ｍｉｎ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到激光功率對(duì)拋光表面粗糙度的影響，如圖４所示。圖４功率對(duì)表面粗糙度的影響Ｆｉｇ．４ＥｆｆｅｃｔｏｆＰｏｗｅｒｏｎＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓ從測(cè)量結(jié)果看出：當(dāng)激光功率在３５０Ｗ～４５０Ｗ范圍內(nèi)時(shí)，表面粗糙度有起伏現(xiàn)象，其主要原因是較低的激光功率不足以使高峰完全熔化，導(dǎo)致不同位置的拋光效果不同。當(dāng)激光功率為４９０Ｗ時(shí)，表面粗糙度最低，降到１３１．３８ｎｍ，并且有很明顯銀白色的金屬光澤，三維形貌如圖５。其主要原因是隨著能量密度的增加，原始材料表面剛好達(dá)到熔融狀態(tài)，熔融金屬流動(dòng)和凝固達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。隨著激光功率的升高，熔融金屬內(nèi)部流動(dòng)增加，表面粗糙度緩慢增加；當(dāng)功率超過(guò)６５０Ｗ以后，表面粗糙度陡然升高，波紋現(xiàn)象明顯。圖５功率４９０Ｗ的三維形貌Ｆｉｇ．５Ｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｆｉｌｅａｔｔｈｅｐｏｗｅｒｏｆ４９０Ｗ２．２激光離焦量對(duì)表面粗糙度的影響結(jié)合上組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置激光功率４５０Ｗ和５００Ｗ、掃描速度２５０ｍｍ／ｍｉｎ，改變離焦量參數(shù)，ＴＣ４合金鈦粗糙度如圖６所示。圖６離焦量對(duì)表面粗糙度的影響Ｆｉｇ．６ＥｆｆｅｃｔｏｆＤＡｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏ

（ｂ）（ｃ）（ｄ）圖３實(shí)驗(yàn)裝置（ａ）光纖激光器（ｂ）三維形貌儀（ｃ）顯微鏡（ｄ）維氏硬度計(jì)Ｆｉｇ．３Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｆａｃｉｌｉｔｙ２二氧化碳激光拋光工藝對(duì)鈦合金表面粗糙度的影響２．１激光功率對(duì)表面粗糙度的影響選擇在離焦量為２０ｍｍ、掃描速度２５０ｍｍ／ｍｉｎ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到激光功率對(duì)拋光表面粗糙度的影響，如圖４所示。圖４功率對(duì)表面粗糙度的影響Ｆｉｇ．４ＥｆｆｅｃｔｏｆＰｏｗｅｒｏｎＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓ從測(cè)量結(jié)果看出：當(dāng)激光功率在３５０Ｗ～４５０Ｗ范圍內(nèi)時(shí)，表面粗糙度有起伏現(xiàn)象，其主要原因是較低的激光功率不足以使高峰完全熔化，導(dǎo)致不同位置的拋光效果不同。當(dāng)激光功率為４９０Ｗ時(shí)，表面粗糙度最低，降到１３１．３８ｎｍ，并且有很明顯銀白色的金屬光澤，三維形貌如圖５。其主要原因是隨著能量密度的增加，原始材料表面剛好達(dá)到熔融狀態(tài)，熔融金屬流動(dòng)和凝固達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。隨著激光功率的升高，熔融金屬內(nèi)部流動(dòng)增加，表面粗糙度緩慢增加；當(dāng)功率超過(guò)６５０Ｗ以后，表面粗糙度陡然升高，波紋現(xiàn)象明顯。圖５功率４９０Ｗ的三維形貌Ｆｉｇ．５Ｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｆｉｌｅａｔｔｈｅｐｏｗｅｒｏｆ４９０Ｗ２．２激光離焦量對(duì)表面粗糙度的影響結(jié)合上組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置激光功率４５０Ｗ和５００Ｗ、掃描速度２５０ｍｍ／ｍｉｎ，改變離焦量參數(shù)，ＴＣ４合金鈦粗糙度如圖６所示。圖６離焦量對(duì)表面粗糙度的影響Ｆｉｇ．６ＥｆｆｅｃｔｏｆＤＡｏｎｓｕｒｆａｃｅｒｏ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬零件3D打印技術(shù)現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J]. 楊永強(qiáng),劉洋,宋長(zhǎng)輝.  機(jī)電工程技術(shù). 2013(04)
[2]激光拋光技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J]. 陳濤,王彩紅,吳堅(jiān),劉世炳,左鐵釧.  新技術(shù)新工藝. 2009(09)
[3]激光拋光[J]. 陳林,楊永強(qiáng).  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2003(08)

博士論文
[1]金屬材料納秒紫外脈沖激光微拋光理論與技術(shù)的研究[D]. 張峰烈.天津大學(xué) 2011

碩士論文
[1]激光微燒結(jié)工件表面的激光微拋光研究[D]. 李誠(chéng).華中科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3430345