激光辅助金刚石车削单晶硅的温度场建模及加工试验

摘要：

以激光辅助条件下单晶硅的金刚石车削为对象,建立了激光辅助加热的温度场模型,利用COMSOL软件模拟得到单晶硅表面及亚表面的温度场分布;结合激光辅助加热的单晶硅表面测温试验,与温度场仿真结果进行了对比验证;最后开展了单晶硅激光辅助金刚石车削试验,研究进给量和背吃刀量一定的条件下,激光功率和主轴转速对切削力、表面粗糙度、切屑形态及刀具磨损的影响.结果表明,主轴转速为2 000 r/min、激光功率32～40 W时,表面温度达到脆塑转变温度,500℃以上的亚表面传热深度超过6.8 μm;激光软化材料效果受功率和主轴转速共同影响,随着激光功率增加和主轴转速降低,单晶硅加工性能和表面质量提升,刀具磨损降低,但激光功率达48 W时,加工热损伤导致单晶硅表面粗糙度大幅增加;激光功率40 W、主轴转速2 000 r/min条件下,单晶硅表面粗糙度最低可达3 nm.

关键词：激光辅助加工、单晶硅、温度场仿真、表面质量

所属期刊栏目：42

分类号：TG506.4(金属切削加工及机床)

资助基金：国家自然科学基金;厦门市科技计划项目

在线出版日期：2023-02-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：37-49