1 湖北文理学院机械工程学院, 湖北 襄阳 441053
2 湖南工业大学机械工程学院, 湖南 株洲 412007
利用烧蚀阈值理论, 研究飞秒激光对面齿轮的烧蚀特征, 得到了面齿轮的烧蚀阈值。建立烧蚀模型, 计算仿真了飞秒激光在单脉冲与多脉冲烧蚀过程中的理论宽度与深度。利用等离子体冲击波传播半径随时间变化的规律, 耦合飞秒激光多脉冲烧蚀时的表面残余温度变化, 得到等离子体冲击波的动态反冲压力机理图, 并得到飞秒激光加工过程中, 等离子体冲击波动态反冲压力对烧蚀的凹坑形貌以及扫描隧道与烧蚀平面形貌变化的影响。通过试验验证飞秒激光对面齿轮进行隧道扫描时, 随着扫描速度的增加, 隧道的直线度降低。高功率条件下, 增加相邻扫描道扫描间距, 烧蚀后的齿面精度更高。
飞秒激光 激光等离子体 冲击波 面齿轮 烧蚀特征 femtosecond laser laser plasma shock wave face gear ablation characteristic
1 湖北文理学院机械工程学院，湖北 襄阳 441053
2 湖南工业大学机械工程学院，湖南 株洲 412007
飞秒激光精微加工是用一种超短脉冲宽度、超高能量激光对材料进行精确去除的制造方法。考虑到面齿轮材料18Cr2Ni4WA成分间的互温感应，建立了飞秒激光烧蚀面齿轮材料的能量耦合模型，并仿真分析了不同能量密度下电子温度与晶格温度的变化过程。结果表明，电子温度随着激光能量密度的增大迅速增高且远大于晶格温度。用能量在0.320~5.255 J/cm2范围内的激光观测面齿轮齿面烧蚀形貌并对齿面粗糙度进行检测，结果表明，烧蚀形貌光滑平整，粗糙度最低为0.265 μm，与能量耦合模型的仿真分析结果基本一致，为提高面齿轮的表面质量研究提供了基础。
激光光学 飞秒激光 面齿轮 烧蚀特性 粗糙度 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0714009
