納秒脈沖激光電化學復合加工的理論與試驗研究.pdf

1、納秒脈沖激光電化學加工技術是將納秒脈沖激光加工技術與納秒脈沖電化學加工技術相結合的一種新型加工方法。它主要是利用激光提高電化學加工的定域性或激發(fā)、誘導電化學反應以提高加工速率,利用納秒脈沖電流溶解激光加工所產生的再鑄層,提高加工區(qū)的表面質量。由于納秒脈沖電流可顯著地抑制電化學反應的雜散腐蝕,因此本試驗采用納秒脈沖電源與納秒脈沖激光進行復合。該技術在航空航天、儀器儀表及MEMS等微細制造領域具有廣闊的應用前景。
　　 本文以實現(xiàn)納

2、秒脈沖激光電化學復合加工技術為目的,在脈沖激光加工與脈沖電化學加工的基礎上進行了將兩者復合的理論及試驗研究。
　　 (1)通過分析脈沖激光加工和納秒脈沖電化學加工的機理,對兩者的復合加工理論進行了探索性研究:
　　 根據(jù)對納秒脈沖激光與水溶液下的熱.力作用機理和基于暫態(tài)過程的電化學加工理論分析,在理論上分別研究了激光熱效應對溶液中金屬靶材的平衡電極電位的影響與激光力學效應對溶液中的金屬靶材平衡電勢的影響。研究表明:激光的

3、熱效應可使金屬的激光輻照區(qū)達到很高的溫度,使金屬平衡電極電位的代數(shù)值變小,金屬的活潑性增強;激光的力學效應使金屬產生彈性形變,從而使金屬的化學位變大,金屬活潑性增強,為金屬自溶解提供能量條件。在此基礎上,建立了納秒脈沖激光電化學復合加工的理論模型,為后續(xù)的加工試驗提供理論依據(jù)。
　　 (2)構建納秒脈沖電化學復合加工的試驗系統(tǒng),進行復合加工304不銹鋼的試驗研究,并進行對比分析。
　　 根據(jù)脈沖激光加工和納秒脈沖電化學加

4、工的特點以及復合加工的理論模型,構建了納秒脈沖激光電化學復合加工試驗系統(tǒng)。為了取得較好的加工效果,本文將電化學反應的狀態(tài)限制在鈍化區(qū)。首先,研究了304不銹鋼在復合加工試驗系統(tǒng)中的電化學特性,得出了最佳的電化學加工參數(shù)。然后,采用優(yōu)化的電化學參數(shù)進行了復合加工的試驗研究,并與中性鹽溶液下的激光掩模加工效果進行了對比分析。結果表明:復合加工可提高加工區(qū)的表面質量及線條的均勻性,實現(xiàn)了加工線寬130μm左右,熱影響區(qū)小的微細刻蝕加工。最后,