水導(dǎo)激光加工是一項利用水光纖將激光引導(dǎo)到材料加工表面的新穎加工技術(shù),具有幾乎無微裂紋、熱影響區(qū)小、無污染、重熔層少、加工精度高和光束平行等優(yōu)點。為研究不同水導(dǎo)激光加工工藝參數(shù)對微觀形貌的影響,探索水導(dǎo)激光與物質(zhì)的相互作用機理。本文采用自主研發(fā)的水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)對316L不銹鋼薄片試件進行切槽和打孔實驗;使用Zeiss Vert.A1金相顯微鏡觀察加工試件的二維形貌;使用Leica DVM6超景深顯微鏡和Bruke Contour Elite Ⅰ白光干涉儀觀察試件的三維微觀形貌。實驗結(jié)果表明:無論是對試件進行切槽還是打孔實驗,均會在加工區(qū)域產(chǎn)生一定寬度的沉積層,且沉積層的大小不隨加工時間和加工次數(shù)變化,其寬度約為13.5μm;通過觀察試件加工區(qū)域的二維形貌,發(fā)現(xiàn)打孔試件的dr和切槽試件的wl也不隨加工試件和加工次數(shù)變化;通過觀察切槽試件加工區(qū)域的三維形貌,其截面呈倒梯形。 

【文章來源】：光電工程. 2020,47(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)示意圖

用金相顯微鏡將加工后的試件放大500倍，如圖3所示，觀察其槽和孔的二維形貌。內(nèi)圈材料完全被去除的直徑設(shè)為d1，顏色加深的材料未被去除的外圈直徑設(shè)為d2。分別測量12個孔的d1和d2的大小。加工的槽外側(cè)有帶狀的黑邊，內(nèi)側(cè)黑色區(qū)域為材料被去除的區(qū)域，寬度用w1表示，顏色變深的外側(cè)區(qū)域材料未被去除而用w2寬度表示。用dr表示d1與d2的比值，wl表示w2與w1的比值，如式(1)和式(2)所示：3.2 三維形貌

圖4是用超景深顯微鏡觀察加工次數(shù)為80次的槽的二維形貌。圖5(a)是用白光干涉儀測得的三維形貌，可以看出，在槽兩側(cè)的最邊緣位置，呈亮紅色，證明其高于未加工平面，這是因為加工時的熔渣在水流的沖刷下未完全排出，而最終堆積在邊緣上，形成沉積層。圖5(b)是利用測量數(shù)據(jù)繪制的切槽截面的二維輪廓，其形狀呈倒梯形，是因為水射流包裹激光，水柱中間位置的激光能量密度最大，材料更容易融化，而水射流外側(cè)的激光能量密度小，不易達到材料的融化溫度。還可以看出，切槽的側(cè)壁上，垂直于進給方向有彩色的長條紋，分析原因為水柱到達底部后向斜上方噴出，沖刷熔融物，形成一個個帶狀條紋。圖3 顯微鏡測量二維形貌。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3088007