脈沖激光輻照的電化學(xué)應(yīng)力刻蝕技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，零件尺寸越來越趨于集成化、微小型化和智能化。按照產(chǎn)品的尺度特征，將1～1000μm的系統(tǒng)稱為微系統(tǒng)。發(fā)展針對毫微米尺度的、能夠加工金屬及其合金材料的微細(xì)加工技術(shù)已成為微細(xì)制造領(lǐng)域的迫切要求。
　　 脈沖激光輻照的電化學(xué)應(yīng)力刻蝕加工技術(shù)，是將激光微細(xì)加工與電化學(xué)微細(xì)加工進(jìn)行復(fù)合的加工方法。在工具陰極、電解液和工件組成的電化學(xué)回路中，以激光加工快速去除材料及鈍化膜，同時利用納秒脈沖電化學(xué)加工去除激光輻照區(qū)域內(nèi)的

2、工件材料，可以增強(qiáng)復(fù)合加工的定域蝕除能力，提高加工精度和加工質(zhì)量，獲得優(yōu)質(zhì)高效的加工效果。脈沖激光輻照的電化學(xué)應(yīng)力刻蝕加工技術(shù)在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、精密儀器等微細(xì)制造領(lǐng)域有重要的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。
　　 本文以實(shí)現(xiàn)脈沖激光輻照的電化學(xué)應(yīng)力刻蝕加工為目的，在脈沖激光加工與脈沖電化學(xué)加工的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二者復(fù)合的理論及試驗(yàn)研究。
　　 1.建立了脈沖激光輻照的電化學(xué)應(yīng)力刻蝕加工的數(shù)學(xué)模型。在分析納秒脈沖激光電化學(xué)復(fù)合加工基本

3、原理及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究了激光與電化學(xué)復(fù)合加工提高加工質(zhì)量的機(jī)理，包括:引起工件表面鈍化膜發(fā)生破壞-形成-再破壞-再形成的重復(fù)過程的熱-力效應(yīng)的產(chǎn)生過程。熱-力效應(yīng)促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，以及沖擊力的分布、電偶電池、電化學(xué)的選擇性光整效應(yīng)對加工質(zhì)量和加工效率的影響，為后續(xù)的加工試驗(yàn)提供了理論指導(dǎo)。
　　 2.根據(jù)脈沖激光輻照的電化學(xué)應(yīng)力刻蝕加工的特點(diǎn)，構(gòu)建了激光電化學(xué)復(fù)合加工試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由激光器系統(tǒng)、電化學(xué)加工系統(tǒng)、電解液

4、循環(huán)系統(tǒng)等組成。其中，電化學(xué)加工系統(tǒng)中的進(jìn)給機(jī)構(gòu)具備高分辨率、低速微進(jìn)給、絕緣抗振等特點(diǎn)，為進(jìn)行復(fù)合加工的試驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 3.進(jìn)行了脈沖激光輻照的電化學(xué)應(yīng)力刻蝕加工工藝試驗(yàn)。在7075鋁合金材料上進(jìn)行了復(fù)合加工試驗(yàn)，分析了激光頻率、加工電流、激光能量、雜散腐蝕、運(yùn)動穩(wěn)定性等因素對加工效果的影響。應(yīng)用優(yōu)化的工藝參數(shù)成功加工出形狀精度高、表面質(zhì)量好的微細(xì)結(jié)構(gòu)。通過觀察微結(jié)構(gòu)的形貌特征，分析了逐點(diǎn)加工和掃描加工兩種不同方式