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摘要
飞秒激光精微烧蚀是一种新型的精密加工方法。本文研究了飞秒激光烧蚀面齿轮材料18Cr2Ni4WA的电子亚系统和晶格亚系统的能量耦合作用,建立了双温模型,采用有限差分法分析了脉冲宽度、平均功率对电子温度和晶格温度的影响规律。结果表明:当电子与晶格达到热平衡,且电子温度和晶格温度超过材料的熔点时,齿面产生烧蚀;当电子和晶格的温度均高于材料的沸点和相爆炸温度时,主要通过相爆炸实现材料的去除;材料烧蚀深度一般为40 nm左右,避免了热效应对表层质量的影响。采用飞秒激光微加工系统进行实验研究,得出了能量密度呈高斯分布的飞秒激光烧蚀材料18Cr2Ni4WA的单脉冲烧蚀阈值为0.29 J/cm2;分析了平均功率和脉冲数对烧蚀形貌的影响。通过研究飞秒激光精微加工材料18Cr2Ni4WA的烧蚀特性,为提高面齿轮的加工质量提供了技术基础。
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单位湖南工业大学; 湖北文理学院
