多脉冲飞秒激光精修面齿轮的烧蚀形貌研究

摘要

针对材质为18Cr2Ni4WA的面齿轮,采用飞秒脉冲激光烧蚀来提高其表面质量。建立电子-自旋-晶格三温复耦合模型,预测分析面齿轮材料电子、自旋和晶格单脉冲能量效应下的温度变化过程;结合多脉冲能量累积效应,进行面齿轮材料在激光能量密度为1.035~5.252 J/cm^(2)下烧蚀凹坑直径和深度演变规律的预测与实验分析。研究结果表明:脉冲数的增加并不会持续增大面齿轮表面的平衡温度,基本在30个脉冲时就保持不变;能量密度的增加会使烧蚀凹坑直径和深度持续变大,但变大的速率会持续降低;烧蚀凹坑形貌在能量密度为2.467 J/cm^(2)时最好;过大的扫描道间距会使被加工表面粗糙度值增加,扫描道间距为25μm时粗糙度值最低为0.185μm。