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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
下　载: 60次
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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。

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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