論文摘要：鈦合金因其卓越的機械性能而廣泛用于航空航天應用。這些材料難以加工，在傳統(tǒng)加工過程中經常會遇到表面缺陷和刀具磨損等制造問題。激光輔助加工 （LAM） 已被提議作為改善這些問題的解決方案。然而，對于如何選擇激光參數進行加工，目前還不清楚。本研究建立了激光輔助磨削（LAG）工藝的激光溫度場模型。根據材料特性仔細選擇激光參數，并進行后續(xù)的激光輔助刮削（LAS）實驗。結果表明，更高的激光功率可以改善切削力的降低，但也減少了材料去除。本實驗確定的最佳激光參數為 P = 3.6 W 和 S = 1000 mm/s。激光功率和掃描速度還通過影響工件表面的熱流密度來影響芯片的形貌特性。當功率超過3.6 W或掃描速度低于200 mm/s時，芯片形態(tài)從鋸齒形轉變?yōu)檎郫B形。在低于 4.8 W 的激光功率下，激光器主要加熱和軟化芯片，從而最大限度地減少燒蝕或改性，并且材料去除模式保持延展性。在激光輔助砂帶磨削過程中，由于力和熱的耦合，磨削區(qū)溫度降低。

       論文創(chuàng)新點及主要圖表

       1. 提出了一種利用皮秒脈沖激光輔助加工鈦合金的方法，通過激光的熱軟化效應來提高鈦合金的可加工性;

       2. 研究了激光參數對芯片形貌的影響，分析了材料去除率、切割力和掃描區(qū)域的元素分布，揭示了脈沖激光輔助加工鈦合金的材料去除行為和臨界芯片過渡參數;

       3. 本工作為鈦合金的高效加工和高效加工和激光參數的選擇提供了指導。

圖1 多脈沖激光在不同激光功率下的溫度場分布模擬結果

圖2 初始壓力分別為5N,10N,15N時，通過改變激光功率，每一組材料去除程度的變化趨勢

圖3 切屑形成機構示意圖；a鋸齒形切屑，b折疊形切屑

       論文基本信息

       Xiao, G., Ni, Y., Liu, Z. et al. Research on material removal of Ti-6Al-4V by laser-belt machining. Int J Adv Manuf Technol (2024). https://doi.org/10.1007/s00170-024-13056-2.

       倪源河：重慶大學機械與運載工程學院在讀碩士，從事鈦合金低損傷加工技術研究。發(fā)表論文1篇，申請發(fā)明專利1項；參與國家自然科學基金聯(lián)合基金項目、重慶市自然科學基金項目以及中國重慶市研究生科研與創(chuàng)新基金共3項。

       論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-024-13056-2#Abs1