飞秒激光烧蚀面齿轮材料的齿面表层形态研究doi:10.3969/j.issn.1674-7100.2023.02.005收稿日期：2022-05-02基金项目：国家自然科学基金资助项目（51975192）；湖南省教育厅科学研究基金资助优秀青年项目（22B0994）；湖南省自然科学基金资助项目（2021JJ30214、2021JJ50042）；湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队项目（T201919）作者简介：徐海军（1996-），男，湖南衡阳人，湖南工业大学硕士生，主要研究方向为激光精微加工理论与技术，E-mail：595863037@qq.com通信作者：明兴祖（1964-），男，湖南常德人，湖南工业大学教授，硕士生导师，主要从事激光精微加工理论与技术研究，E-mail：mxz9036@126.com徐海军1李湾2米承继1吴陶1李楚莹1明兴祖11.湖南工业大学机械工程学院湖南株洲4120072.湖南汽车工程职业学院机电工程学院湖南株洲412000摘要：针对面齿轮材料18Cr2Ni4WA，研究飞秒激光辐照面齿轮材料的热力效应，建立飞秒激光烧蚀面齿轮温度-应力耦合模型，分析多脉冲时不同能量密度下电子温度、晶格温度以及热应力的变化过程。结果表明：电子温度、晶格温度以及热应力随激光能量密度的增大而增大。实验和仿真的对比结果说明，烧蚀齿面表层为残余压应力，烧蚀深度和凹坑直径随激光能量密度的增加而增大，较大的激光能量密度会产生较多的熔融物，降低飞秒激光加工质量，当能量密度为1.78J/cm2时，齿面表层形态较好。本文为提高飞秒激光精微烧蚀面齿轮质量提供了研究基础。关键词：飞秒激光；面齿轮；表层形态；残余应力；能量密度中图分类号：TG61+9文献标志码：A文章编号：1674-7100(2023)02-0034-08引文格式：徐海军，李湾，米承继，等.飞秒激光烧蚀面齿轮材料的齿面表层形态研究[J].包装学报，2023，15(2)：34-41,49.2023年第15卷第2期Vol.15No.2Mar.2023包装学报PACKAGINGJOURNAL021研究背景面齿轮作为点接触共轭曲面齿轮的一种，可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动，广泛应用于工业加工等领域。随着制造业全面朝着高、精、尖方向发展，人们对面齿轮精度提出了更高要求[1]。目前，普通机械加工面齿轮的精度已经到达瓶颈，因而专家学者需探索新的加工方式。飞秒激光加工采用超短脉冲宽度和超高峰值功率对材料进行精确去除，具有热影响区域小、加工区域精确、可精密加工任何材料等突出特点，因而得到快速发展和广泛应用[2]。飞秒激光烧蚀齿面的表层形态一般包括齿面烧蚀凹坑直径、深度和残余应力状态等[3-4]。当飞秒激光烧蚀面齿轮材料...
