磨料水射流微槽加工的实验研究

根据散热片加工要求和磨料水射流的加工特点,以10 mm厚的T2紫铜板为试验材料,研究了切割速度,重复割切次数对切割深度的影响关系,利用聚焦显微镜对切割深度和切割断面质量进行检测,并对试验结果进行了曲线拟合。试验结果表明,对于特定的材料,合理而有效的工艺参数可以实现不同的切割深度。而且,重复切割在增加切深的同时也有效的提高了切割断面的切割质量。根据试验数据和拟合模型,成功地在紫铜板上加工出8 mm深,槽壁粗糙度Ra<6.3μm的微槽。

带微小内棱角穿透型窄槽的微细电火花加工

为实现带有微小内棱角穿透型窄槽的深度精度,消除内棱边圆角,提出了一种微细扁平成形电极穿槽电火花加工方法。该方法通过在线制作微细扁平电极,采用穿透成形加工方法,补偿加工中扁平电极损耗,实现微细窄槽的精密成形加工。在航空发动机压气机转子叶片上开展了验证性实验研究,加工出的缺陷槽宽度为85μm,深度为244μm,具有较明显的内棱角。

飞秒激光在蓝宝石晶体表面加工微细结构的实验研究

由于蓝宝石晶体具有很高的硬度和耐磨蚀性,很难进行机械和化学腐蚀加工。笔者利用波长780 nm、频率1 kHz和脉冲宽度164 fs的飞秒脉冲激光在蓝宝石晶体表面进行了微细结构加工的实验研究。采用飞秒激光静态照射蓝宝石晶体表面,通过飞秒激光烧蚀孔的直径和脉冲能量的关系,计算了飞秒激光烧蚀蓝宝石晶体的两种烧蚀状态下的烧蚀阈值和有效烧蚀半径。通过直线扫描实验,在不同实验条件下在蓝宝石晶体表面加工微槽,获得微槽的宽度和深度与飞秒激光主要参数之间的关系。研究结果表明,微槽的加工表面可通过增加扫描次数而得到明显的提高,且扫描次数的增加对微槽的宽度和深度基本无影响。利用聚焦的飞秒激光束沿着轨迹扫描,在蓝宝石晶体表面加工出比较清洁的微小结构,可以为实现微结构的精密加工提供指导。

355nm纳秒和1064nm皮秒激光加工蓝宝石研究

利用波长355nm的纳秒激光和1064nm的皮秒激光对蓝宝石基片进行刻槽及切割实验,通过控制变量法研究了微槽深度、宽度及质量随工艺参数变化的情况,并进行对比分析。结果表明,355nm纳秒激光加工过程存在很大的热作用,而且刻蚀效率低,即使其峰值功率密度达到109 W/cm2也不能实现对蓝宝石毛坯片的图形切割;而1064nm皮秒红外激光切割微槽的质量很高,几乎可实现完全的"冷加工"。最后,通过分析总结,认为激光峰值功率密度达到1012 W/cm2可实现对蓝宝石基片的图形切割,且利用平均功率1 W、单脉冲能量1mJ、脉宽15ps的1064nm红外激光,实现了0.55mm厚蓝宝石毛坯基片的高质量图形切割。