發(fā)布時間：2020-12-03 14:05

　　在汽車的動力系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)的核心零部件處存在著大量的摩擦副,這些摩擦副不僅會降低汽車的燃油經(jīng)濟性,還會縮短汽車的使用壽命。現(xiàn)代摩擦學認為在物體的表面加工一些特殊的微結(jié)構(gòu)可以有效的減少物體間的摩擦損失,其中超硬刀具是決定摩擦副表面微結(jié)構(gòu)加工精度的關(guān)鍵因素。新型無粘結(jié)劑聚晶立方氮化硼比普通聚晶立方氮化硼具有更高的硬度和熱穩(wěn)定性,在鐵基材料的汽車零部件加工中具有非常好的應(yīng)用前景。因此,本文以新型聚晶立方氮化硼材料為基礎(chǔ),利用飛秒激光微加工系統(tǒng)來制備聚晶立方氮化硼超硬刀具。本文首先研究了飛秒激光去除聚晶立方氮化硼材料的深層機理,在理論上分析了飛秒激光去除材料的具體過程。通過飛秒激光單脈沖實驗,推導出了燒蝕閾值的理論模型,計算出了聚晶立方氮化硼單脈沖燒蝕閾值。通過飛秒激光直線微槽實驗,探究了飛秒激光的入射功率、掃描速度與直線微槽的深度、寬度之間的影響規(guī)律,并且對直線微槽的形貌以及形成機理進行了理論分析。通過飛秒激光刀具刃口實驗對刀具刃口的表面質(zhì)量進行理論分析,通過檢測刀具的表面粗糙度和刃口鋒利程度,分析了不同參數(shù)條件下飛秒激光對刀具粗糙度,刃口鋒利度的影響規(guī)律�；�于飛秒激光的去除機理,設(shè)計了聚晶... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

飛秒激光干涉技術(shù)加工的金屬結(jié)構(gòu)[18]

燕山大學工學碩士學位論文-6-圖1-2飛秒激光加工的微型激光器[22]上海光機所的X.D.Guo等人[23]使用飛秒激光對納米結(jié)構(gòu)氧化鋅和單晶氧化鋅進行了加工實驗，通過對比發(fā)現(xiàn)單晶氧化鋅表面產(chǎn)生的二次諧波要比納米結(jié)構(gòu)氧化鋅表面產(chǎn)生的二次諧波弱。中國科學技術(shù)大學的微納米技木實驗室利用自行搭建的飛秒激光加工系統(tǒng)制造了高15μm，寬1μm的微型支撐架等三維器件[24]。2014年，段宣明等人使用飛秒激光雙光子聚合技術(shù)成功地制備出了金屬材料微結(jié)構(gòu)，并將實驗結(jié)果和仿真結(jié)果進行了對比分析[25]。SeifertG等人[26]通過使用飛秒激光加工含有銀離子的玻璃，得到了1900納米的條形結(jié)構(gòu)并且發(fā)現(xiàn)其方向與飛秒激光的偏振方向平行。MHirano等人使用飛秒激光雙束干涉技術(shù)，在各種透明電介質(zhì)材料的表面制備出全息光柵結(jié)構(gòu)[27]。Kawata等人使用飛秒激光制造出了世界上最小的公牛模型，其尺寸只有7μm高、10μm長，這是飛秒激光加工技術(shù)發(fā)展的一個里程碑，顯示了飛秒激光加工技術(shù)的潛在應(yīng)用價值[28]。BHCumpston等人將脈沖寬度為150fs的飛秒激光聚焦到聚合物的內(nèi)部，加工出了光子帶隙的微結(jié)構(gòu)元件[29]。2014年，陳超等人通過使用飛秒激光在非敏化單模光纖中加工出了高階傾斜光纖Bragg光柵，此光柵具有非常強穩(wěn)定性，可以在極端條件下保持穩(wěn)定狀態(tài)[30]。隨著時代的發(fā)展，激光加工技術(shù)取得了很大的進步，國外的激光加工技術(shù)比國內(nèi)的成熟一些。國內(nèi)的激光加工技術(shù)起步比較晚，雖然現(xiàn)階段取得了一些成果，但仍然有很多的問題需要更進一步的探索。1.3超硬刀具的激光加工現(xiàn)狀2013年，H.Suzuki等[31]使用飛秒激光對圓柱形單晶金剛石進行了加工實驗，通過三維加工技術(shù)制造了用于加工非球面模具的金剛石銑刀，如圖1-3所示。然后使用

第1章緒論-7-該銑刀對無粘結(jié)劑的平面碳化鎢模具進行了切割實驗，所得模具的精度約為100nm。圖1-3單晶金剛石銑刀[31]YoshifumiAmamoto等[32]通過使用波長為1060nm的脈沖激光對納米多晶金剛石刀具的成形技術(shù)進行了探究，通過在中心立柱上安裝能夠聚焦激光束的鏡面陣列，并按照CAD/CAM系統(tǒng)計算出的路徑對激光束進行機械掃描，成功地開發(fā)了一種適合于納米多晶金剛石刀具的激光加工技術(shù)。2015年，AndreasJoswig等[33]使用了重復(fù)頻率為1000Hz的飛秒激光對多晶金剛石進行了刀具加工實驗，如圖1-4所示，通過實驗發(fā)現(xiàn)利用飛秒激光技術(shù)可以在不受晶體各向異性影響的情況下，制造出無附加應(yīng)力的金剛石切削刃。圖1-4金剛石切削刃[33]2016年，M.Warhanek等[34]使用飛秒激光對聚晶金剛石進行了鏜孔刀具加工實驗，如圖1-5所示，通過與電火花加工法的對比分析，發(fā)現(xiàn)了超短脈沖激光具有無磨損去除材料的決定性優(yōu)勢。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]基于飛秒激光直寫微光學元件的設(shè)計與制備研究[D]. 田振男.吉林大學 2017
[3]氧化釩薄膜結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 許旻.蘭州大學 2006

碩士論文
[1]三維光學微結(jié)構(gòu)聚焦離子束銑削加工技術(shù)研究[D]. 任振洲.華中科技大學 2019
[2]刀具表面混合型微結(jié)構(gòu)的設(shè)計與減摩性能研究[D]. 陳馨雯.南京航空航天大學 2018
[3]刀具表面典型減摩微結(jié)構(gòu)激光加工及切削性能研究[D]. 王曉莉.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[4]發(fā)動機關(guān)鍵摩擦副減摩微結(jié)構(gòu)表面切削加工技術(shù)研究[D]. 婁澤.燕山大學 2017
[5]飛秒激光燒蝕石英玻璃機理與形貌特征研究[D]. 姚龍元.大連理工大學 2014
[6]新型聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具材料研制及其切削機理研究[D]. 趙興利.山東大學 2011
[7]激光等離子體自通道中帶電粒子加速機制的理論研究[D]. 顧彥珺.復(fù)旦大學 2010
[8]有機染料的頻率上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性研究[D]. 徐麗華.吉林大學 2004



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