文档介绍：国内图书分类号:TH161+.1 学校代码:10213 国际图书分类号:621 密级:公开工学硕士学位论文轴对称微结构表面的飞秒激光加工工艺研究硕士研究生:刘宏斌导师:韩成顺副教授申请学位:工学硕士学科:机械制造及其自动化所在单位:机电工程学院答辩日期:2014年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学万方数据 ClasSified Index: TH161+.1 : 621 Dissertation for the MasterDegree in Engineering FEMTOSECOND LASER MACHINING OF AXISYMMETRIC MICROSTRUCTURED SURFACES Candidate: Liu Hongbin Supervisor: Chengshun Academic Degree Applied for: Master of Engineering Speciality: Mechanical Manufacturing and Automation Affiliation: School of MechatronicsEngineering Date of Defence: July, 2014 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-I- 摘要碳化硅(SiC)作为一种多相陶瓷材料,具有硬度高、耐磨损、耐高温、化学稳定性好等优点。基于SiC陶瓷材料的微结构模具表面具有良好的精度保持性、热稳定性和化学稳定性,这使其在微结构元件的模具制造方面具有极大的应用前景。SiC陶瓷是一种具有高硬度和高脆性的典型难加工材料。超精密磨削加工技术作为目前超硬材料最主要的精密加工手段,但在加工SiC时,存在砂轮磨损快、加工效率低等问题。本文针对上述问题,提出了SiC材料微结构表面的飞秒激光加工工艺方案,旨在通过对SiC的预加工减缓砂轮磨损、提高加工效率。根据飞秒激光加工对四轴精密工作台的使用要求,针对其自带控制软件的不足,基于VC++环境,采用模块化的设计思想对工作台控制软件进行了二次开发。该软件界面友好、操作方便,增加了工作台的运动功能,保证了轴对称微结构加工的高精度和高重复性。通过在空气、氮气、氩气和氦气中进行飞秒激光加工孔的实验,研究了等离子体导致的激光光束散焦对孔加工质量的影响和不同气体介质中SiC烧蚀阈值的变化。结果表明,氦气中得到的孔加工质量最好,并且得到SiC的最小烧蚀阈值 2。经对比四种气体中氦气最适合作为飞秒激光加工微结构的气体传输介质。还研究了激光功率、扫描速度和气体流速对飞秒激光加工SiC的影响规律, 选择合适的加工工艺参数,进行了轴对称微结构的加工并对其表面形貌、尺寸精度和亚表层损伤进行了检测。结果表明,微结构的表面形貌良好,尺寸精度高, 几乎无表面氧化,但微结构的亚表层存在一定的热损伤。关键词:SiC;飞秒激光;气体介质;微结构加工万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-II- Abstract Silicon carbide(SiC), as one of the multi-phase ceramic materials, exhibits the outstanding advantages like high hardness, wear resistant, heat resistant and good chemical stability. The inherent excellent precision stability and the extended life expectancy of SiCmake it the attractive candidate material for applications of making micro-structure to its high hardness and brittleness, SiCis a typical material which is difficult to process. Ultra-precision grinding technology,as one of the most reliable processing methods for superhard material, has some defects such as quick abrasio