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题名基于复耦合模型的面齿轮飞秒激光加工参数影响研究
被引量：2
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作者
明兴祖
赖名涛
明瑞
周贤
樊滨瑞
贾松权
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机构
湖南工业大学机械工程学院
湖北文理学院机械工程学院
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出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期838-848,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(No.51975192)
湖南省自然科学基金项目(No.2021JJ30214,No.2021JJ50042)
“机电汽车”湖北省优势特色学科群项目(No.XKQ2021044,No.XKQ2021050)资助。
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文摘
分析了飞秒激光精微加工面齿轮材料18Cr2Ni4WA的机理,在光子与电子,电子与晶格之间温度传递的双温模型的基础上建立了耦合动态热力学参数的复耦合模型,通过模型仿真分析,得出了电子与晶格的温度变化过程,预测了去除高于蒸发温度的材料烧蚀形貌。对面齿轮材料进行飞秒激光扫描加工实验,得出随着能量密度的增大,凹坑半径和深度都会有一定程度的增大,当能量密度为1.98 J/cm^(2)时,烧蚀形貌较好,当能量密度继续增大达到2.18 J/cm^(2)时,凹坑内部开始产生少量的熔融物堆积;随着脉宽的增大,形貌变化不大,但产生的熔融物逐渐减少,凹坑趋于平整;随着扫描速度的增大,沟槽的深度逐渐减小,宽度逐渐增大。采用三维超景深仪观测烧蚀形貌,实验结果与仿真结果基本一致,为飞秒激光精微加工面齿轮提供了依据。
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关键词
飞秒激光
面齿轮
复耦合模型
动态吸收率
烧蚀形貌
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Keywords
femtosecond laser
face gear
complex coupling model
dynamic absorption rate
ablation morphology
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分类号
TN249
[电子电信—物理电子学]
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题名飞秒激光烧蚀齿曲面的复耦合模型及形貌影响
被引量：1
- 2
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作者
明兴祖
李学坤
米承继
何国旗
周贤
黎超
明瑞
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机构
湖北文理学院机械工程学院
湖南工业大学机械工程学院
株洲齿轮有限责任公司技术中心
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期10-21,共12页
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基金
国家自然科学基金(No.51975192)
湖南省自然科学基金(Nos.2021JJ30214,2021JJ50042,2021JJ50033)
湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队(No.T201919)。
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文摘
针对飞秒激光烧蚀齿曲面过程中能量累积效应与变离焦效应对齿面形貌与烧蚀尺寸的影响问题,建立飞秒激光烧蚀复耦合模型,通过有限差分法求解得到激光烧蚀面齿轮材料18Cr2Ni4WA的电子与晶格在不同的脉宽与能量密度下的温度变化分布,对烧蚀凹坑的深度及半径进行仿真。考虑激光束在加工齿面时,与被加工齿面之间存在倾斜角,根据光斑能量分布方式得到齿面底角与激光能量的定量关系,结合焦半径与折射率的变化,对飞秒激光烧蚀齿面深度、半径与形貌进行研究。通过实验得到当激光能量密度为1.783 J/cm^(2)且被加工齿面底角过大时,激光能量降低烧蚀过程只发生在材料表面;当能量密度为2.376 J/cm^(2)、激光脉冲数为3000时,烧蚀凹坑的微结构细密良好。研究结果表明飞秒激光烧蚀曲面时,激光有效能量随着倾斜角的变化降低,同时激光光斑的能量分布影响了烧蚀凹坑深度的变化,可为提高飞秒激光加工齿曲面质量提供参考。
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关键词
飞秒激光
能量累积
变离焦量
复耦合模型
曲面加工
18CR2NI4WA
激光烧蚀
齿面形貌
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Keywords
Femtosecond laser
Energy accumulation
Variable defocus volume
Complex coupling model
Surface machining
18Cr2Ni4WA
Laser ablation
Tooth surface morphology
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分类号
TN24
[电子电信—物理电子学]
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