关键词： 电火花加工   有限元模型   温度场   应力场   表面粗糙度  

摘要： 该文通过有限元分析法,探究汽车花键轴冷挤压模具的电火花加工过程。在确定假设条件的基础上,使用ABAQUS软件的“热传递”模块构建有限元模型,将整个模型划分成若干个边长为10μm的正方形网格。模型材料选择为高温硬质合金,初始脉冲热能量为3.2×10^(10) W/m^(2),每1μs施加一次电脉冲。整个加工过程共计12μs,前10μs施加电脉冲,后2μs为停止施加电脉冲后的状态,观察整个加工过程中模型的温度场与应力场。结果表明,随着时间增加,温度场范围变大,在达到放电通道边界后模型温度断崖式下降,温度场分布有明显规律;随着时间增加,应力场范围变大,并且在第12μs时出现间断性最大应力点,应力场分布无明显规律。工件表面平均粗糙度为1.8μm,加工精度较高。

关键词： 液体光子器件   低功率激光加工   初始焦距   微结构   电润湿液体透镜  

摘要： 为了更好地指导电润湿液体透镜的设计,提出一种控制液体透镜初始焦距的方法,即通过低功率激光加工调整电极表面微结构,改变液体透镜的接触角,进而实现对初始焦距的控制。基于Wenzel理论推导得到初始焦距与微结构凸起宽度、间距等几何参数之间的关系。为了验证该方法的有效性,对十字形、方形、同心圆环形三种典型微结构进行对比实验。结果表明:同心圆环形微结构得到的初始焦距实测值与理论预测值基本一致;此外其透镜形状对称,表面光滑没有凸起;微结构为中心放射状更有助于获得具有良好成像质量的液体透镜。

关键词： 电火花加工   深窄槽   放电点分布   高速摄像   仿真  

摘要： 深窄槽电火花加工中底面间隙放电比例直接影响加工效率和加工精度，然而目前对间隙内放电点分布机理和规律缺乏直观认识，限制了其加工工艺水平的进一步提升。对此，通过观察实验和仿真分析，阐释放电点分布机理，结合放电图像与放电波形，研究电参数对底面间隙放电比例的影响规律。结果表明，受极间间隙内气泡动态演变和加工屑分布的影响，放电点由底面间隙局部位置产生后以蔓延的方式一直扩展至侧面间隙。各电参数下的底面间隙放电比例均随加工深度增加呈下降趋势；峰值电流对底面间隙放电比例的影响与加工深度相关，深度较浅时各峰值电流下放电比例接近，深度超过4mm后峰值电流13.5 A下的底面间隙放电比例最大；随脉冲宽度增加底面间隙放电比例表现出先升高后降低的特点；对于开路电压而言，高压辅助击穿模式的加入使底面间隙放电比例有所下降，进而降低了加工效率。研究结果揭示了深窄槽电火花加工放电点在加工间隙中的分布机理与规律，为调整工艺参数、提高深窄槽电火花加工工艺水平提供新思路。

关键词： 跨学科融合   激光加工技术   课程思政教学   师资培训  

摘要： 随着科技的迅猛发展,激光加工技术作为现代制造业的重要组成部分,在航空航天、精密仪器、电子通信等领域发挥着不可或缺的作用。然而,技术的进步不应仅仅局限于知识与技能的传授,更应注重价值观的引导和塑造。在高等教育中融入思想政治教育,是培养全面发展的社会主义建设者和接班人的必要途径。构建跨学科融合视角下的激光加工技术课程思政教学师资培训体系,是一项系统工程,需要教育者、管理者和政策制定者的共同努力。这一体系的成功实施,将为我国培养出更多德才兼备的高科技人才,为国家的科技进步和社会发展贡献力量。

关键词： 激光织构化   正弦织构   工艺参数   结构参数   成形质量  

摘要： 正弦表面织构可有效提升表面摩擦性能和涂层结合性能。为明确激光加工参数对正弦型微织构成形性的影响,采用纳秒激光器在40Cr钢表面进行了织构加工,并采用三维形貌仪、扫描电子显微镜等对正弦织构的结构参数和成形质量进行表征。分析了激光功率、扫描速度、脉冲频率和扫描重复次数对正弦织构成形规律的影响。结果表明,随激光功率、脉冲频率和扫描重复次数增加,或激光扫描速度降低,正弦织构的结构参数增大。正弦织构波峰和波谷位置,曲线内侧的边缘凸起尺寸大于外侧。为避免正弦织构变成离散的凹坑,扫描速度应不高于1000 mm/s;当脉冲频率控制在15~65 kHz,激光扫描重复次数控制在3~13次时,可避免正弦织构被溅射金属堵死或形成过浅的正弦织构。

关键词： 飞秒激光   镍基合金   微孔加工   锥度调控  

摘要： 随着我国航空航天事业的不断发展,镍基合金等耐高温材料和气膜冷却技术逐渐应用于航空发动机的热端部件中,对航空发动机热端部件气膜孔的制造要求也日益提高,电火花和电化学等传统加工方法已无法满足在镍基合金上加工高质量微孔的制造要求。而飞秒超快激光由于其精密、低损伤、冷加工的特点,越来越契合镍基合金微孔的加工需求,但是在加工大深径比微孔时出现的热缺陷、锥度不足等问题仍然需要克服。针对镍基合金材料深微孔加工难题,基于倾斜工件旋转钻孔的激光加工工艺,首先阐述了加工方法和试验原理,然后在镍基合金材料上开展了无锥度单孔加工试验,采用控制变量法探究了激光离焦量、激光重复频率、激光扫描半径和激光光轴偏移量对单孔形貌的影响规律,在2 mm厚度镍基合金上实现了无锥度的高质量单孔加工。为了解决较厚材料的大深径比无锥度微孔加工问题,在倾斜工件旋转钻孔的基础上进行了工艺优化,采用钻孔、扩孔、修孔三道工序,并增加了旁轴吹气辅助工艺,从而在6 mm厚度镍基合金上实现了锥度为0.14°的深微孔加工。

关键词： 飞秒激光   微槽加工   单模石英光纤   法布里-珀罗腔   温度传感器  

摘要： 光纤温度传感器相较于传统光学功能器件具有损耗小、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀等优点,其中的光纤法布里-珀罗传感器更因其结构简单紧凑、稳定性好、易于制造受到广泛关注。光纤法布里-珀罗传感器功能结构的传统加工工艺存在工艺复杂、加工效率低下、热影响区严重等问题。光纤作为纤细透明的脆性材料,激光作为非接触的加工方式和微米尺度的聚焦光斑可以有效避免机械性破坏同时可以实现多样性的加工,已经广泛应用于光纤温度传感器的加工。目前,激光加工依然存在纤芯区域粗糙度高、平行度低、加工质量较差等难题。为了确保激光加工的法布里-珀罗腔能够满足传感性能要求,文中进行了飞秒激光加工法布里-珀罗腔的工艺实验研究,得到了不同激光参数、扫描路径对加工法布里-珀罗空气腔的影响规律,发现采用往复式扫描方式并在激光功率选用10 mW、扫描速度100μm/s、扫描间隔4μm、扫描分五次逐次向下进给5μm的工艺参数组合后,可以加工出两反射面接近平行(87.95°),侧壁光滑、面粗糙度稳定在2~4μm的良好形貌法布里-珀罗腔。加工了5种不同腔长的光纤中,腔长为80μm的传感器性能最优为21.07 pm/℃。将腔长为80μm的传感器封装在3种金属管中进行测试,结果证明激光加工光纤法布里-珀罗温度传感器的质量得到了进一步优化,性能进一步提升。但不同的封装材料会较大影响传感器的探测效果,结果发现封装材料的热膨胀系数越大,温度传感器的响应特性越好。

关键词： 激光加工   表面织构   复合处理   减摩降磨   摩擦性能  

摘要： 材料表面织构化处理工艺能够有效提高材料表面的减摩抗磨性能并改善内部的应力分布状态,近年受到国内外研究人员的广泛关注。介绍了激光去除表层材料机制以及激光加工表面的织构形状对接触界面摩擦性能的影响,同时综述了激光加工技术与其他技术相结合加工表面织构的研究及其进展,进一步探讨了织构表面降低摩擦磨损的影响因素及作用机制。此外,对激光表面织构在减摩抗磨、改变疏水性以及增强表面强度方面的应用以及在表面改性的应用前景方面进行了展望与分析。

关键词： 电火花加工   机床   龙门式   数控系统  

摘要： 为提升电火花加工技术的精度,设计一款龙门式精密电火花加工机床。首先介绍机床的总体结构设计,其次详细阐述机床运动系统设计,分析控制系统的总体架构、电机控制策略以及伺服精度控制策略,最后设计与开发控制软件,以期为精密电火花加工机床的开发与改进提供有益参考与指导。

关键词： 激光加工   纳米粒子   材料   生成规律   研究进展  

摘要： 纳米粒子材料由于至少有一维处于纳米级尺寸,使得其在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学等方面展示出许多奇异的特性。激光加工纳米粒子作为当前一种新兴且高效的材料加工方法,通过利用高能激光束的局部高温高压环境或者激光加工的急速加热快速冷却等特征以及调控激光类型、加工参数、前驱体材料/溶液等因素,可实现纳米尺度材料高效、可控制备。文中介绍了激光与材料相互作用的基本原理,综述了激光诱导转移、激光诱导水热生长、脉冲激光沉积、液体脉冲激光烧蚀和激光原位诱导与沉积在内的五种激光加工纳米粒子技术的最新研究进展和特点,总结了纳米粒子生成规律及其尺寸影响机制,并在探索激光加工纳米粒子所面临技术挑战的基础上,对纳米粒子在能源存储、催化、生物医学等领域的应用进行了总结与展望。