隨著微納米科學與技術(shù)的不斷發(fā)展,制造業(yè)開始向小型化、精密化方向轉(zhuǎn)換,促使微納結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。在模具上制備微結(jié)構(gòu),將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品表面,使得產(chǎn)品表面具備功能性。模具鋼表面微結(jié)構(gòu)的制備效率和表面質(zhì)量是首要關(guān)注的問題。因此,探索高效的模具鋼表面微結(jié)構(gòu)制備技術(shù)是極其重要的工作。本文引入皮秒激光刻蝕Cr12MoV冷作模具鋼,由于超短脈沖作用時間,熱擴散深度被壓制或消失,基本上消除重鑄層和熱影響區(qū)。利用高速掃描振鏡在Cr12MoV冷作模具鋼上制備紋理結(jié)構(gòu),并對激光工藝、刻蝕機理以及刻蝕質(zhì)量調(diào)控進行研究,主要成果包括以下幾個方面:系統(tǒng)研究了1064nm皮秒激光的掃描速度、激光功率、加工次數(shù)和寬度對刻蝕深度和質(zhì)量影響規(guī)律及刻蝕機理。實驗結(jié)果表明:無論是增加激光功率、降低掃描速度還是增加單道或多道刻蝕次數(shù),刻蝕深度增加程度都非常有限,基本在幾μm左右。較大的激光功率和較多的加工次數(shù)不但不能增加刻蝕深度,反而會引起刻蝕質(zhì)量（Ra=3.18μm）和效率（84.23μm³/mJ）下降,甚至最終造成刻蝕深度下降。其原因主要是由于在低重復頻率（0.3 MHz）下的單脈沖能量密度較... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

不銹鋼紋理處理

圖 1-2 不銹鋼表面制備疏水微結(jié)構(gòu)[6]（4）表面特定的微結(jié)構(gòu)還能起到隱身功能，增強突防能力。通過控制表面而控制目標光譜特征，使得輻射光譜在很大程度上避開探測器的探測方向段，達到隱身的目的[8]。目前，3/4 的粗加工零件以及 1/2 的精加工零件由模具成型來完成[9]，在汽等產(chǎn)品中，有六到八成的零部件是依靠模具成形來完成[10]。采用模具生產(chǎn)品價值，往往是模具自身價值的幾十到百倍[11, 12]。用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品精度率高、生產(chǎn)率高，擁有其他加工方法無法比擬的優(yōu)勢。在模具上制備微結(jié)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)印技術(shù)將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品表面，使得產(chǎn)品功能性。模具鋼以其優(yōu)越的性能（硬度高、韌性好、耐腐蝕性和耐磨性強具制備的材料之一，在加工成型過程中起重要作用。模具鋼的精密加工對用、壽命和制造周期等有著重要的意義。模具鋼表面微結(jié)構(gòu)的制備效率和

研究影響刻蝕深度和粗糙度的主要因素以及最小表面佳條件。由于刻蝕深度和表面粗糙度是相互矛盾的指標最小表面粗糙度的最佳工藝是完全不同的。還有些學者化的激光刻蝕工藝，在 H13 熱作模具鋼上加工 3D 凹槽（圖 1-4（b））[34]和 STAVAX 不銹鋼模具鋼上加工微型腔些研究主要是通過數(shù)學方法，比如粒子群優(yōu)化算法（PS法（MOPSO）、響應(yīng)面設(shè)計法（RSM），分別得到刻糙度與工藝參數(shù)之間的數(shù)學關(guān)系。在文獻[35]中，研究得目標刻蝕深度和粗糙度分別為 10 μm 和 1.5 μm 的工藝利用優(yōu)化的工藝參數(shù)得到刻蝕深度和表面粗糙度分別為然可以通過數(shù)學方法建立模型來模擬過程和預測結(jié)果，獲得最佳響應(yīng)，但是缺乏對激光刻蝕模具鋼的機理方面

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Friction properties of groove texture on Cr12MoV surface[J]. 王敬,周杰,朱姍姍,張建生.  Journal of Central South University. 2017(02)
[2]微結(jié)構(gòu)功能表面的應(yīng)用及制造[J]. 楊輝,張彬,張利鵬.  航空精密制造技術(shù). 2015(05)
[3]模具鋼微細蝕刻的側(cè)蝕研究及其工藝優(yōu)化[J]. 黃紅光,郭鐘寧,王冠.  表面技術(shù). 2013(06)
[4]亞音速飛行器壁面溝槽減阻研究與應(yīng)用[J]. 封貝貝,陳大融,汪家道.  清華大學學報(自然科學版). 2012(07)
[5]激光紋理加工模具制造的福音[J].   金屬加工(冷加工). 2012(08)
[6]NaCl溶液pH值對5083鋁合金腐蝕的影響研究[J]. 陳珊,李國明,常萬順,曹國良,陳學群.  裝備環(huán)境工程. 2011(05)
[7]模具激光蝕刻工藝與設(shè)備研究[J]. 肖永山,吳憶峰,周泳全,趙盛宇.  電子工業(yè)專用設(shè)備. 2010(12)
[8]硝酸型酸性蝕刻液蝕刻工藝的研究[J]. 李佳,李德良,莫凌.  表面技術(shù). 2010(03)
[9]平滑陡直的Si深槽刻蝕方法[J]. 張育勝.  半導體技術(shù). 2009(03)
[10]蝕刻和側(cè)蝕[J]. 李春甫.  網(wǎng)印工業(yè). 2007(08)

碩士論文
[1]表面微結(jié)構(gòu)減阻的機理研究與優(yōu)化設(shè)計[D]. 周正陽.上海交通大學 2013



本文編號：3218160