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基于COMSOL的飞秒激光烧蚀TC4仿真研究
2025年
飞秒激光不同于传统连续激光,它具有脉宽极窄、峰值功率高等特点,能够实现对材料的无热熔处理。由于其刻蚀精度高、加工区域小且可控,常常被用作超精细加工。为探究飞秒激光加工过程中激光能量密度、光斑半径、激光脉宽对烧蚀直径的影响,本文基于双温模型,利用COMSOL有限元仿真软件,建立二维轴对称模型,求解TC4烧蚀阈值,验证了模型的准确性,然后通过正交试验法,分析了不同激光参数对TC4烧蚀深度的影响。
宋宇阳
关键词:TC4正交试验
飞秒激光烧蚀模型与面齿轮形貌特征研究
2025年
飞秒激光加工成为当今研究复杂齿轮制造的新方向。本文通过面齿轮齿面网格划分方法,利用齿面三维模型测量计算每个节点处的激光入射角θ,建立飞秒激光加工齿面材料18Cr2Ni4WA的反射率、能量密度分布等烧蚀模型,研究椭圆形烧蚀光斑面积、烧蚀区面积,以及烧蚀凹坑深度等齿面形貌特征。通过模型仿真和实验结果分析表明,烧蚀光斑面积随θ的增大先缓慢增加,后快速增加;烧蚀区面积随激光功率P的增加而增加,随θ的增大,先慢速减小而后呈指数函数形式加速减小;烧蚀凹坑深度随着P的增加而增加,随θ增大而呈现近似线性降低。θ对齿面质量的影响程度要大于P,较小的θ,以及P为4.9 W左右时齿面形貌较好,为提高面齿轮加工质量提供了技术支撑。
明兴祖明兴祖杨向东伍昆军樊滨瑞刘金华周旭
关键词:面齿轮网格划分激光参数飞秒激光烧蚀
一种用于飞秒激光烧蚀去除的唯象数值模拟方法
本发明公开的一种用于飞秒激光烧蚀去除的唯象数值模拟方法,属于飞秒激光加工技术领域。本发明实现方法为:采用离散化的数值方法,将靶材表面沿水平方向划分成等间距的节点;在靶材表面,以位置(x<SUB>0</SUB>,y<SUB...
吉鹏飞宋尚印姜澜李欣
飞秒激光烧蚀制备稀土离子掺杂纳米晶体的装置及方法
本发明提供飞秒激光烧蚀制备稀土离子掺杂纳米晶体的装置及方法,包括用于发射飞秒脉冲激光飞秒激光器、用于将所述飞秒脉冲激光聚焦在烧杯中的块状稀土离子掺杂晶体表面的光学元件组和用于驱动烧杯进行转动的电动电控旋转台;本发明的有...
刘之骏赵华梁盼
飞秒激光烧蚀传热模型及烧蚀形貌影响研究
面齿轮作为一种点接触共轭曲面齿轮,凭借其承载能力强、传动平稳、互换性好、噪声小等特性被广泛应用于航空航天、船舶重工等工业系统中。但面齿轮齿面因其复杂的几何特性,这使得传统精加工齿面的方式难以进一步提高齿面质量以满足实际生...
袁磊
关键词:飞秒激光传热模型面齿轮18CR2NI4WA
飞秒激光烧蚀YAG晶体的阈值及孵化效应研究
2024年
孵化效应在超快激光烧蚀和加工的过程中起着重要作用。文中通过实验研究了波长为1030 nm的飞秒激光烧蚀YAG晶体的阈值和孵化效应。在单脉冲作用时,YAG表面发生“温和”烧蚀,具有较小的烧蚀孔径和深度;多脉冲作用时,由于孵化作用的影响,烧蚀阈值随着脉冲数的增加而显著降低。分别采用三种孵化模型,对比研究了其对YAG晶体烧蚀阈值的拟合效果。通过实验和拟合,得到单脉冲作用下烧蚀阈值为F_(th,1)=(12.27±3.56)J/cm^(2);多脉冲作用下,饱和孵化阈值为F_(th,∞)=(1.82±0.37)J/cm^(2)。该研究为飞秒激光精密加工中的能量和脉冲数等参数的控制提供了参考。
商涛邓国亮王俊伍杰蔡睿陈茹波许云龙
关键词:飞秒激光烧蚀阈值
飞秒激光烧蚀模型与面齿轮齿面影响研究
2024年
飞秒激光精修齿面成为复杂齿轮加工的一种新方法。采用网格划分方法将面齿轮齿面划分为5×9的网格点,利用齿面理论三维模型测量每个节点的飞秒激光入射角;通过分析作用在齿面上的激光能量密度分布,确定齿面飞秒激光入射角与离焦量的定量关系,建立齿面飞秒激光烧蚀模型,仿真分析得到烧蚀凹坑深度与激光入射角的变化规律。通过实验得出仿真齿面与烧蚀后实验齿面的烧蚀凹坑深度最大相对误差为6.53%,误差在合理范围内,说明飞秒激光烧蚀模型可行,为面齿轮材料18Cr2Ni4WA的齿面飞秒激光精修提供了技术基础。
李湾明兴祖明兴祖杨向东陈伟全姚千里
关键词:烧蚀模型面齿轮网格划分
样品温度对飞秒激光烧蚀金属靶材的影响研究
激光加工具有诸多优点,包括高精度、无接触加工、适用性广泛、热影响小、自动化程度高以及环保节能。这些优势使得激光烧蚀成为一种高效的加工方法。为了进一步提升激光烧蚀的效率,需要进行深入的研究和理论模拟分析。通过理论模拟分析,...
党伟杰
关键词:激光加工飞秒激光激光参数温度场
一种超精密熔石英元件的飞秒激光烧蚀方法
一种超精密熔石英元件的飞秒激光烧蚀方法,步骤为:首先采用熔石英玻璃作为加工样品;然后搭建飞秒激光高精度烧蚀系统,将样品置于精密运动平台,调节精密运动平台与物镜的相对位置,使样品上表面位于焦平面处;然后通过飞秒激光烧蚀系统...
魏朝阳 韩宜池彭小聪 陈欢 万嵩林邵建达
飞秒激光烧蚀齿面表层构态分析及其控制研究
2024年
为了分析飞秒激光烧蚀面齿轮齿面表层构成及其形态影响,本文针对面齿轮材料18Cr2Ni4WA,通过建立双温传热模型,模型采用向后有限差分法进行飞秒激光烧蚀数值模拟,研究飞秒激光烧蚀齿面的加工过程,分析能量密度对重铸层和热影响层的影响规律。结果显示:能量密度由1.73 J/cm^(2)增加至4.33 J/cm^(2),重铸层厚度从0.68μm增加到1.02μm,热影响层厚度从0.96μm增加到1.35μm。针对重铸层的控制,本文实施了对面齿轮齿面的二次加工,实验结果表明:采用能量密度1.73 J/cm^(2)对齿面进行二次加工,加工后的齿面几乎没有重铸物残留,齿面平均粗糙度由0.365μm降到了0.185μm,有效地改善了面齿轮的加工质量,为提高飞秒激光精微烧蚀面齿轮精度提供了有益参考。
徐海军明兴祖李湾颜敏吴陶李楚莹
关键词:飞秒激光烧蚀能量密度面齿轮

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明兴祖
作品数:139被引量:479H指数:12
供职机构:湖南工业大学机械工程学院
研究主题:面齿轮 飞秒激光 螺旋锥齿轮 齿面 机械类专业
张楠
作品数:149被引量:624H指数:15
供职机构:中国环境科学研究院
研究主题:飞秒激光 碳 飞秒激光烧蚀 PM2.5 非线性光学
王新林
作品数:77被引量:331H指数:10
供职机构:南华大学机械工程学院
研究主题:激光熔覆 飞秒激光 表面激光熔覆 TC4钛合金 飞秒激光烧蚀
朱晓农
作品数:70被引量:240H指数:9
供职机构:南开大学
研究主题:飞秒激光 飞秒激光脉冲 飞秒激光烧蚀 超短脉冲激光 激光推进
朱卫华
作品数:101被引量:411H指数:11
供职机构:南华大学
研究主题:表面等离子体 单片机 TC4钛合金 信号光 金属薄膜