激光与红外

作者：明兴祖

单位：1.湖南工业大学机械工程学院,湖南 株洲 412007；2.湖北文理学院机械工程学院,湖北 襄阳 441053；

关键词：飞秒激光;面齿轮;复耦合模型;动态吸收率;烧蚀形貌

基金：国家自然科学基金项目(No.51975192)；湖南省自然科学基金项目(No.2021JJ30214；No.2021JJ50042)；“机电汽车”湖北省优势特色学科群项目(No.XKQ2021044；No.XKQ2021050)资助。

分析了飞秒激光精微加工面齿轮材料18Cr2Ni4WA的机理,在光子与电子,电子与晶格之间温度传递的双温模型的基础上建立了耦合动态热力学参数的复耦合模型,通过模型仿真分析,得出了电子与晶格的温度变化过程,预测了去除高于蒸发温度的材料烧蚀形貌。对面齿轮材料进行飞秒激光扫描加工实验,得出随着能量密度的增大,凹坑半径和深度都会有一定程度的增大,当能量密度为198J/cm2时,烧蚀形貌较好,当能量密度继续增大达到218J/cm2时,凹坑内部开始产生少量的熔融物堆积；随着脉宽的增大,形貌变化不大,但产生的熔融物逐渐减少,凹坑趋于平整；随着扫描速度的增大,沟槽的深度逐渐减小,宽度逐渐增大。采用三维超景深仪观测烧蚀形貌,实验结果与仿真结果基本一致,为飞秒激光精微加工面齿轮提供了依据。

来源：2022年第6期

《激光与红外》期刊编辑部

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