激光輔助水射流加工4H-SiC材料的工藝與去除機(jī)理研究.pdf

1、為了充分發(fā)揮激光輔助水射流加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，本文研究了激光輔助水射流微細(xì)加工4H-SiC的加工工藝和去除機(jī)理。實(shí)驗(yàn)研究了激光輔助水射流加工參數(shù)對(duì)加工形貌的影響規(guī)律，探究了加工高深寬比和低側(cè)面粗糙度微流道的加工工藝。建立了激光輔助水射流微細(xì)加工微流道深寬比和側(cè)面粗糙度的預(yù)測(cè)模型，對(duì)加工過(guò)程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行了仿真。
　　對(duì)比了純激光加工、低壓水射流輔助激光加工和激光輔助水射流三種加工技術(shù)加工4H-SiC時(shí)的加工性能和質(zhì)量，探討了重要的加工

2、參數(shù)對(duì)微槽深度、寬度和側(cè)面粗糙度的影響。結(jié)果表明，激光輔助水射流微細(xì)加工技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)4H-SiC材料的近無(wú)損傷微細(xì)加工;激光脈沖能量對(duì)微槽的側(cè)面粗糙度影響程度最顯著，加工速率對(duì)微槽的熱影響區(qū)寬度影響最顯著;激光脈沖能量、水射流壓力、進(jìn)給量和進(jìn)給次數(shù)對(duì)微槽深度影響最顯著，進(jìn)給量和進(jìn)給次數(shù)對(duì)微槽寬度影響不顯著;成功加工出了深寬比為3∶1的低側(cè)面粗糙度微流道。
　　建立了激光輔助水射流微細(xì)加工4H-SiC的微槽深寬比預(yù)測(cè)模型和側(cè)面粗糙度

3、預(yù)測(cè)模型，通過(guò)方差分析驗(yàn)證了預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差較小。
　　利用有限元軟件對(duì)激光輔助水射流微細(xì)加工4H-SiC的溫度場(chǎng)進(jìn)行了仿真，得到了激光脈沖作用時(shí)的工件材料溫度場(chǎng)。仿真結(jié)果表明，單個(gè)激光脈沖作用結(jié)束后的工件最高溫度達(dá)到了2900K，隨著后續(xù)激光脈沖的作用，核心區(qū)域的溫度變化較小;水射流對(duì)工件的冷卻作用明顯。
　　研究了激光輔助水射流微細(xì)加工4H-SiC的材料去除機(jī)理。結(jié)果表明，適當(dāng)增加水射流的流速能增