飞秒激光烧蚀面齿轮材料的工艺参数影响研究

摘要：

根据面齿轮材料18Cr2Ni4WA的飞秒激光扫描加工中的温度传递过程,建立了三温传热模型,并建立了扫描加工中的多脉冲能量累积模型.仿真分析了改变激光能量密度对烧蚀材料时电子晶格温度的变化,多脉冲加载下电子、晶格和材料表面最高温度的变化,以及改变扫描速度和扫描间距对加载能量的变化,结果表明随着能量密度的增大,电子最高温度从37000K上升至44000 K、最终平衡温度从17000 K上升至22000 K.在多脉冲的加载下,随着能量密度的增大,电子最高温度也有一定程度的增大,并且材料表面最高温度的平衡温度也会增大,从2600K上升至3250K.随着扫描速度和扫描间距的增大,多脉冲累积能量有一定的减小,能量分布尺度在增大.试验分析了不同能量密度、扫描速度和扫描间距对飞秒激光烧蚀面齿轮材料的影响,并对烧蚀形貌进行了粗糙度分析,结果表明,当能量密度为4.34 J/cm2、扫描速度为300 mm/s、扫描间距为18μm时,烧蚀形貌质量较好.该研究为提高飞秒激光扫描加工面齿轮材料的表面形貌质量提供了研究基础.

关键词：激光光学、飞秒激光、三温传热模型、扫描速度、能量累积效应、扫描间距

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分类号：TN24(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金;湖南省自然科学基金项目;湖南省自然科学基金项目;机电汽车湖北省优势特色学科群开放基金;机电汽车湖北省优势特色学科群开放基金;湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队

在线出版日期：2023-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：311-321