利用激光修复技术修复裂纹可以有效提升零件的断裂性能。本文以304不锈钢紧凑拉伸试件为研究对象, 分别建立了热分析和力学分析有限元模型。首先模拟了不同激光工艺参数下裂纹尖端修复区温度场的分布情况, 并分析了稀释率随激光工艺参数变化的关系; 进而由基体材料成分、修复粉末材料成分和稀释率的关系得到修复区材料成分, 最后模拟得到修复后的304不锈钢试件裂纹尖端J积分, 分析激光参数对裂纹尖端J积分的影响规律。结果表明, 当激光光斑直径和加热时间一定时, 随着激光功率的增大, 裂纹尖端J积分先减小后变大, 在激光功率为1 800 W时修复试件具备较好的断裂性能; 当激光功率和加热时间一定时, 随着光斑直径的增大, 裂纹尖端J积分先减小后变大, 在光斑直径为3 mm时修复试件具备较好的断裂性能。

使用5 W红外飞秒激光器对牙科全瓷修复中常用的玻璃陶瓷材料VITA MARK II进行铣削加工实验,系统研究超快激光加工工艺参数对铣削效率以及铣削效果的影响,并利用5 W红外飞秒激光器实验结果对20 W红外飞秒激光器铣削效率进行模拟预估。实验结果表明,在激光重复频率为100 kHz,扫描速度为200 mm/s,扫描间距为0.01 mm的条件下,5 W红外飞秒激光器对VITA MARK II陶瓷的铣削效率最高,为0.0409 mm 3/s。加工后的VITA MARK II陶瓷粗糙度为3~5 μm,崩边量在50 μm以内,斜坡量在100 μm以内。该牙科玻璃陶瓷的激光切割阈值约为0.72 J/cm 2。推算出20 W红外飞秒激光器对VITA MARK II陶瓷的铣削效率为0.1558 mm 3/s。上述实验论证了5 W激光切割牙科玻璃陶瓷的可行性及有效性,可为20 W红外飞秒激光铣削实验样机的搭建提供参考。