189 / 2021-04-05 20:31:20

激光抛光中的波纹效应

激光抛光,波纹,激光能量密度,纳秒激光

激光抛光在难加工材料和光学器件、微流体器件、增材制造零件等的抛光上具有潜在的应用价值，但激光抛光容易引入波纹，探索波纹的成因对控制波纹具有重要意义。本文通过纳秒光纤激光对718合金和304不锈钢进行了激光抛光，考察激光抛光导致的波纹效应。结果表明，激光抛光产生的波纹（尺度为数十微米）与激光脉冲作用间距（10微米）差别较大；不同激光能量产生的波纹在幅度上有差别，波纹的振幅随激光能量的减小而减小；波纹波长随激光能量的变化不大，具有一定的稳定性。根据实验结果，在分析中简单地认为激光脉冲作用间距是波纹的根源并不合理，波纹的产生是涉及材料对激光能量的吸收、熔体流动、材料蒸发甚至脉冲时序的复杂过程，其根源在于激光交替作用于熔体和高温固体而产生的熔体流动差别。激光能量对波纹的影响机理为：激光能量过高时，由于输入能量部分以熔体气化的方式消耗掉，熔体厚度增大不明显，波纹随能量的变化不大；在产生气化较少的能量范围，激光能量的降低将导致熔体厚度减小，产生的波纹幅度减小。本文的研究结果有望用于激光抛光工艺参数优化中。