Al-,2-O-,3-陶瓷的激光銑削試驗(yàn)研究.pdf

1、Al2O3陶瓷材料具有優(yōu)異的絕緣、耐高溫、抗腐蝕、耐磨損性能，廣泛的應(yīng)用于電子工業(yè)和機(jī)械工業(yè)。但其加工一直是個(gè)技術(shù)難題，現(xiàn)有的加工方法存在效率低、加工表面質(zhì)量差、工具磨損等缺點(diǎn)，這些限制了陶瓷材料的廣泛應(yīng)用。為了發(fā)揮陶瓷材料的優(yōu)異性能，提高Al2O3陶瓷材料的應(yīng)用水平，需要研究新的加工方法。 將激光銑削技術(shù)引入到陶瓷材料成形加工領(lǐng)域，給陶瓷材料成形加工中存在的問(wèn)題帶來(lái)新的解決辦法。激光銑削作為一種非接觸成形加工方法，避開(kāi)切削力的

2、作用，避免了刀具磨損，是一種很有前途的成形方法，但是距離實(shí)際應(yīng)用還有很大差距，需要進(jìn)一步研究。為了促進(jìn)激光銑削技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，本文做了如下工作： (1)根據(jù)YAG脈沖激光的特點(diǎn)，合理選擇了計(jì)算激光銑削功率密度閾值的熱傳導(dǎo)方程，計(jì)算了使Al2O3陶瓷材料熔化的激光功率密度閾值，為合理選擇激光銑削參數(shù)提供依據(jù)。 (2)進(jìn)行了輔助同軸吹氣Al2O3陶瓷激光銑削機(jī)理研究和加工工藝研究。以研究單脈沖激光對(duì)陶瓷材料的影響為基礎(chǔ)，研究

3、了脈寬、離焦量和輸出功率對(duì)凹坑尺寸的影響規(guī)律，且從傳熱學(xué)和能量分布的角度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，為大面積銑削提供了理論基礎(chǔ)和參數(shù)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了凹坑重疊率試驗(yàn)，選擇出合適的重疊率，進(jìn)行大面積激光銑削。研究了離焦量、輔助氣體壓力、輸出功率等激光加工參數(shù)對(duì)銑削表面質(zhì)量和銑削深度的影響規(guī)律，建立了激光銑削的材料去除幾何模型，描述了熔體噴射平臺(tái)對(duì)銑削效果形成的重要性。并在參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了單層和多層銑削加工。 (3)進(jìn)行了基于

4、變質(zhì)層的Al2O3陶瓷激光銑削機(jī)理研究和加工工藝研究。利用掃描電鏡-能譜儀和X射線衍射儀檢測(cè)了變質(zhì)層的成分和相組織，分析了變質(zhì)層相對(duì)原Al2O3陶瓷基體的成分變化和相組織變化，并在此基礎(chǔ)上分析了變質(zhì)層的形成過(guò)程與脫落原因。在對(duì)重疊率、離焦量、輸出功率等激光加工參數(shù)對(duì)銑削效果影響規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了銑削參數(shù)優(yōu)化，得到了粗糙度達(dá)3μm左右的高質(zhì)量激光銑削表面。分析了銑削工藝路徑對(duì)銑削面邊緣質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)環(huán)繞式銑削路徑對(duì)表面邊緣質(zhì)量影響