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飞秒激光加工面齿轮表面的能量耦合模型与齿面形貌研究

马玉龙  明兴祖  贾松权  刘克非  徐海军  樊滨瑞  
【摘要】:飞秒激光精微加工是用一种超短脉冲宽度、超高能量激光对材料进行精确去除的制造方法。考虑到面齿轮材料18Cr2Ni4WA成分间的互温感应,建立了飞秒激光烧蚀面齿轮材料的能量耦合模型,并仿真分析了不同能量密度下电子温度与晶格温度的变化过程。结果表明,电子温度随着激光能量密度的增大迅速增高且远大于晶格温度。用能量在0.320~5.255 J/cm~2范围内的激光观测面齿轮齿面烧蚀形貌并对齿面粗糙度进行检测,结果表明,烧蚀形貌光滑平整,粗糙度最低为0.265μm,与能量耦合模型的仿真分析结果基本一致,为提高面齿轮的表面质量研究提供了基础。

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