低粗糙度表面的连续激光抛光形貌演化机制研究

采用连续光纤激光器在氩气环境下对粗糙度为R_(a)=0.95μm的低粗糙表面进行激光抛光实验,通过光学显微镜和激光共聚焦显微镜对单道激光抛光熔池截面、抛光前后三维表面形貌及表面轮廓进行分析。研究结果显示:在其他参数不变的条件下,随着扫描速度的提升,单道连续激光抛光熔池两侧的咬边现象逐渐加重。随着激光功率的提高,由于单道抛光熔池不稳定,熔池表面的起伏现象逐渐加剧。当扫描线间距为0.02 mm时,连续激光多道搭接之间未重熔区域具有较低表面起伏值,粗糙度可降低至R_(a)=0.45μm。然而,激光单向扫描抛光后表面产生的波纹起伏会阻止粗糙度的进一步降低,采用正交扫描和未搭接区域回填扫描的策略,可对激光单向扫描抛光产生的波纹起伏进行重熔正交补偿,使粗糙度值由R_(a)=0.45μm进一步降低至R_(a)=0.048μm,较原始粗糙度下降95%。

线切割高粗糙度表面的脉冲激光抛光机制研究

在氩气环境下对线切割316L不锈钢高粗糙度表面进行脉冲激光抛光实验,通过超景深显微镜拍摄激光抛光前后表面形貌并结合表面划线轮廓和粗糙度值,分析不同脉宽和能量作用形式下抛光表面形貌的演变规律和脉冲激光抛光作用机制。研究结果表明:在相同的单脉冲能量下,随着脉宽增加,表面由原始的"高峰深谷"形貌逐渐演变为"低峰浅谷"形貌,粗糙度由R_(a)=3.79μm降至R_(a)=0.95μm,下降74.9%。激光脉冲能量作用形式逐渐由"低频高能"向"高频低能"转变时,激光作用光斑痕迹逐渐消失,原始表面的峰谷均逐渐减少,激光抛光机制逐渐由"气化"和"熔凝"共同作用的方式转变为单纯的"熔凝"方式。粗糙度降低的最主要原因是激光对表面小凸峰的平滑作用。