金屬材料納秒紫外脈沖激光微拋光理論與技術(shù)的研究.pdf

1、金屬材料的激光拋光處理是近十年來發(fā)展起來的一項新技術(shù)，在電子設(shè)備、精密機械、儀器儀表、醫(yī)療器械等領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。本論文針對金屬材料激光微拋光需求，主要研究對金屬材料激光微拋光過程的理論及數(shù)值模擬分析，并在此基礎(chǔ)上提出一種激光能量密度的實時控制方法，進而自主設(shè)計完成了激光微拋光系統(tǒng)，利用此系統(tǒng)對不銹鋼、鈦(Ti)、鎳(Ni)等三種金屬材料進行激光微拋光的試驗研究，獲得了良好的效果。
　　 本文主要完成的工作如下：
　　

2、 基于一維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)基本方程對激光微拋光中熱力學(xué)過程進行了理論分析，研究了激光微拋光過程的準靜態(tài)模型和動態(tài)模型，并利用有限差分法對不銹鋼316L、鈦和鎳等三種金屬材料激光微拋光進行了模擬分析和計算，并對激光微拋光的工藝參數(shù)和拋光后表面形貌的變化進行了預(yù)測。
　　 為了能夠獲取較好的微拋光效果，研究了獲取最佳激光能量密度的方法，采用兩個激光器(用于拋光的高功率脈沖激光器，用于檢測的低功率連續(xù)激光器)的激光能量密度實時控制方案，為

3、獲得較好的拋光效果奠定了基礎(chǔ)。
　　 設(shè)計并搭建了雙激光器的激光微拋光試驗系統(tǒng)。實現(xiàn)了共軸光路的激光能量密度實時反饋控制。并利用該系統(tǒng)對不銹鋼、鎳和鈦等三種金屬材料進行拋光實驗，研究分析了激光能量密度、掃描速度、離焦距離、重疊率等幾個主要因素對微拋光效果的影響。利用優(yōu)化的工藝參數(shù)進行了拋光實驗，得到了較好的拋光效果：不銹鋼316L拋光后表面粗糙度從592.88nm降低至329.47nm，鈦表面拋光后從123.90nm降低至80.