水导激光加工对316L不锈钢微观形貌的影响规律

发布时间：2021-03-18 06:05

　　水导激光加工是一项利用水光纤将激光引导到材料加工表面的新颖加工技术,具有几乎无微裂纹、热影响区小、无污染、重熔层少、加工精度高和光束平行等优点。为研究不同水导激光加工工艺参数对微观形貌的影响,探索水导激光与物质的相互作用机理。本文采用自主研发的水导激光加工系统对316L不锈钢薄片试件进行切槽和打孔实验;使用Zeiss Vert.A1金相显微镜观察加工试件的二维形貌;使用Leica DVM6超景深显微镜和Bruke Contour Elite Ⅰ白光干涉仪观察试件的三维微观形貌。实验结果表明:无论是对试件进行切槽还是打孔实验,均会在加工区域产生一定宽度的沉积层,且沉积层的大小不随加工时间和加工次数变化,其宽度约为13.5μm;通过观察试件加工区域的二维形貌,发现打孔试件的dr和切槽试件的wl也不随加工试件和加工次数变化;通过观察切槽试件加工区域的三维形貌,其截面呈倒梯形。 

【文章来源】：光电工程. 2020,47(11)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

水导激光加工系统示意图

用金相显微镜将加工后的试件放大500倍，如图3所示，观察其槽和孔的二维形貌。内圈材料完全被去除的直径设为d1，颜色加深的材料未被去除的外圈直径设为d2。分别测量12个孔的d1和d2的大小。加工的槽外侧有带状的黑边，内侧黑色区域为材料被去除的区域，宽度用w1表示，颜色变深的外侧区域材料未被去除而用w2宽度表示。用dr表示d1与d2的比值，wl表示w2与w1的比值，如式(1)和式(2)所示：3.2 三维形貌

图4是用超景深显微镜观察加工次数为80次的槽的二维形貌。图5(a)是用白光干涉仪测得的三维形貌，可以看出，在槽两侧的最边缘位置，呈亮红色，证明其高于未加工平面，这是因为加工时的熔渣在水流的冲刷下未完全排出，而最终堆积在边缘上，形成沉积层。图5(b)是利用测量数据绘制的切槽截面的二维轮廓，其形状呈倒梯形，是因为水射流包裹激光，水柱中间位置的激光能量密度最大，材料更容易融化，而水射流外侧的激光能量密度小，不易达到材料的融化温度。还可以看出，切槽的侧壁上，垂直于进给方向有彩色的长条纹，分析原因为水柱到达底部后向斜上方喷出，冲刷熔融物，形成一个个带状条纹。图3 显微镜测量二维形貌。

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3088007