激光輔助水射流加工4H-SiC材料的工藝與去除機理研究.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，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理。實驗研究了激光輔助水射流加工參數(shù)對加工形貌的影響規(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)測模型，對加工過程中的溫度場進行了仿真。
　　對比了純激光加工、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時的加工性能和質(zhì)量，探討了重要的加工

2、參數(shù)對微槽深度、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)能實現(xiàn)對4H-SiC材料的近無損傷微細(xì)加工;激光脈沖能量對微槽的側(cè)面粗糙度影響程度最顯著，加工速率對微槽的熱影響區(qū)寬度影響最顯著;激光脈沖能量、水射流壓力、進給量和進給次數(shù)對微槽深度影響最顯著，進給量和進給次數(shù)對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)測模型和側(cè)面粗糙度

3、預(yù)測模型，通過方差分析驗證了預(yù)測模型的準(zhǔn)確性，預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果誤差較小。
　　利用有限元軟件對激光輔助水射流微細(xì)加工4H-SiC的溫度場進行了仿真，得到了激光脈沖作用時的工件材料溫度場。仿真結(jié)果表明，單個激光脈沖作用結(jié)束后的工件最高溫度達到了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的材料去除機理。結(jié)果表明，適當(dāng)增加水射流的流速能增