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声光调QYAG脉冲激光修锐超硬磨料砂轮的试验研究
作 者: 谢小柱
导 师: 陈根余;李力钧
学 校: 湖南大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 激光修锐 超硬磨料砂轮 声光调Q Nd:YAG激光器 单脉冲烧蚀 选择性去除 热影响
分类号: TG743
类 型: 硕士论文
年 份: 2002年
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内容摘要
本文采用声光调Q YAG脉冲激光径向辐射,对密实型结合剂(树脂和金属结合剂)超硬磨料砂轮(金刚石和立方氮化硼)进行修锐试验研究,并与传统机械修锐和连续激光修锐进行了比较。理论分析了声光调Q脉冲激光修锐超硬磨料砂轮的机理,试验研究了单脉冲激光烧蚀凹坑和脉冲激光修锐的情况,总结出激光、工艺参数对修锐效果的影响特点和规律。由于结合剂和磨粒之间存在热物理、光学性质差异,可通过选择合理的脉冲激光功率密度去除结合剂,凸出磨粒,实现选择性去除。树脂结合剂砂轮的修锐主要是基于树脂材料的气化,瞬间形成凹坑,铜粉(填料)部分溅射;青铜结合剂砂轮的修锐以结合剂熔化为主,材料多以熔体形式排出体外,部分在凹坑边缘重凝。脉冲功率密度直接影响烧蚀凹坑深度。激光平均功率增加、脉冲重复频率减小、离焦量减小,则脉冲功率密度增加,凹坑深度增加。试验建立起了凹坑深度与脉冲功率密度、激光平均功率、脉冲重复频率和离焦量之间的关系曲线。理论分析得出声光调Q YAG单脉冲激光烧蚀热影响小,可通过选择合理工艺参数使单脉冲烧蚀凹坑相切或部分重叠,并以单脉冲试验为指导,合理选择激光参数进行修锐.达到选择性去除,得到满意的地形地貌。在本试验条件下,针对各种砂轮,总结出了激光参数对修锐效果的影响特点和规律。从修锐效果看,声光调Q YAG脉冲激光修锐优于传统机械修锐和连续激光修锐。
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全文目录
中文摘要 2-3 英文摘要 3-15 第一章 引言 15-24 1. 1 超硬磨料砂轮 15-18 1. 1. 1 超硬磨料砂轮的特点 15 1. 1. 2 超硬磨料砂轮的种类及应用 15-18 1. 2 密实型结合剂超硬磨料砂轮的修整 18-21 1. 2. 1 密实型结合剂超硬磨料砂轮的整形 18-19 1. 2. 2 密实型结合剂超硬磨料砂轮的修锐 19-20 1. 2. 3 密实型结合剂超硬磨料砂轮修锐亟待解决的问题 20-21 1. 3 激光修整 21-23 1. 3. 1 概述 21 1. 3. 2 激光修整砂轮的研究现状及发展 21-23 1. 4 本文研究内容和目标 23 1. 5 小结 23-24 第二章 试验装置及条件 24-32 2. 1 试验装置 24-25 2. 2 试验材料 25-31 2. 2. 1 超硬磨料的性能 25-29 2. 2. 1. 1 金刚石 25-28 2. 2. 1. 2 立方氮化硼(CBN) 28-29 2. 2. 2 结合剂性能 29-30 2. 2. 3 树脂结合剂超硬磨料砂轮的性能 30-31 2. 2. 4 青铜结合剂超硬磨料砂轮的性能 31 2. 3 小结 31-32 第三章 声光调Q YAG脉冲激光修锐超硬磨料砂轮的机理 32-46 3. 1 声光调Q激光器的原理 32-34 3. 1. 1 调Q原理 32-33 3. 1. 2 声光调Q原理 33-34 3. 2 声光调Q YAG脉冲激光热影响小的传热学计算 34-42 3. 3 机理分析 42-45 3. 3. 1 脉冲激光修锐树脂结合剂超硬磨料砂轮的机理分析 43-44 3. 3. 2 脉冲激光修锐金属(青铜)结合剂超硬磨料砂轮的机理分析 44-45 3. 4 小结 45-46 第四章 声光调Q YAG单脉冲激光烧蚀超硬磨料砂轮 46-71 4. 1 激光脉冲分离的计算 46-48 4. 2 单脉冲功率密度的计算 48-54 4. 2. 1 聚焦特性 48-51 4. 2. 2 计算 51-54 4. 3 单脉冲烧蚀树脂结合剂超硬磨料砂轮 54-63 4. 3. 1 单脉冲烧蚀树脂结合剂CBN砂轮 55-59 4. 3. 1. 1 平均功率对烧蚀凹坑深度的影响 58 4. 3. 1. 2 脉冲重复频率对烧蚀凹坑深度的影响 58-59 4. 3. 1. 3 离焦量对烧蚀凹坑深度的影响 59 4. 3. 2 单脉冲烧蚀树脂结合剂金刚石砂轮 59-63 4. 3. 2. 1 平均功率对烧蚀凹坑深度的影响 62 4. 3. 2. 2 脉冲重复频率对烧蚀凹坑深度的影响 62-63 4. 3. 2. 3 离焦量对烧蚀凹坑深度的影响 63 4. 4 单脉冲烧蚀青铜结合剂超硬磨料砂轮 63-70 4. 4. 1 单脉冲烧蚀青铜结合剂CBN砂轮 63-66 4. 4. 1. 1 平均功率对烧蚀凹坑深度的影响 65 4. 4. 1. 2 脉冲重复频率对烧蚀凹坑深度的影响 65 4. 4. 1. 3 离焦量对烧蚀凹坑深度的影响 65-66 4. 4. 2 单脉冲烧蚀青铜结合剂金刚石砂轮 66-70 4. 4. 2. 1 平均功率对烧蚀凹坑深度的影响 68 4. 4. 2. 2 脉冲重复频率对烧蚀凹坑深度的影响 68 4. 4. 2. 3 离焦量对烧蚀凹坑深度的影响 68-70 4. 5 小结 70-71 第五章 声光调Q YAG脉冲激光修锐超硬磨料砂轮 71-88 5. 1 脉冲激光修锐树脂结合剂CBN砂轮 71-75 5. 1. 1 修锐参数的选择 71-72 5. 1. 2 激光参数对修锐后砂轮地形地貌的影响 72-74 5. 1. 2. 1 平均功率对修锐后砂轮地形地貌的影响 72-73 5. 1. 2. 2 脉冲重复频率对修锐后砂轮地形地貌的影响 73-74 5. 1. 2. 3 离焦量对修锐后砂轮地形地貌的影响 74 5. 1. 3 同其它修锐方法的比较 74-75 5. 2 脉冲激光修锐树脂结合剂金刚石砂轮 75-78 5. 2. 1 修锐参数的选择 75 5. 2. 2 激光参数对修锐后砂轮地形地貌的影响 75-77 5. 2. 2. 1 平均功率对修锐后砂轮地形地貌的影响 76 5. 2. 2. 2 脉冲重复频率对修锐后砂轮地形地貌的影响 76-77 5. 2. 2. 3 离焦量对修锐后砂轮地形地貌的影响 77 5. 2. 3 同其它修锐方法的比较 77-78 5. 3 脉冲激光修锐青铜结合剂CBN砂轮 78-81 5. 3. 1 修锐参数的选择 78 5. 3. 2 激光参数对修锐后砂轮地形地貌的影响 78-80 5. 3. 2. 1 平均功率对修锐后砂轮地形地貌的影响 79-80 5. 3. 2. 2 脉冲重复频率对修锐后砂轮地形地貌的影响 80 5. 3. 2. 3 离焦量对修锐后砂轮地形地貌的影响 80 5. 3. 3 同其它修锐方法的比较 80-81 5. 4 脉冲激光修锐青铜结合剂金刚石砂轮 81-87 5. 4. 1 修锐参数的选择 81-82 5. 4. 2 激光参数对修锐后砂轮地形地貌的影响 82-85 5. 4. 2. 1 平均功率对修锐后砂轮地形地貌的影响 83 5. 4. 2. 2 脉冲重复频率对修锐后砂轮地形地貌的影响 83-84 5. 4. 2. 3 离焦量对修锐后砂轮地形地貌的影响 84-85 5. 4. 3 同其它修锐方法的比较 85-87 5. 5 小结 87-88 第六章 结论 88-91 致谢 91-92 参考文献 92-97 附录A 97
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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 刀具、磨料、磨具、夹具、模具和手工具 > 磨具、研具 > 砂轮
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