皮秒激光辅助砂带磨削TC17钛合金材料去除行为研究

来源：机械工程学报杂志2023年第9期北京时间：

作者：贺毅, 肖贵坚, 朱升旺, 刘岗, 黄云

单位：重庆大学机械与运载工程学院 重庆 400044

摘要：钛合金具有强度高、耐热性好等特点,属于典型的难加工材料。激光辅助加工可改变材料的性能,显著提高材料的加工性能。提出了皮秒激光辅助砂带磨削TC17钛合金新方法,基于皮秒激光辅助单磨粒划擦,研究了激光辐照工艺参数对表面预热温度以及磨粒的不同初始压力对主切削力、材料去除行为的影响规律。仿真结果表明,激光功率和激光扫描速度均对表面温度影响显著,在激光功率为4.8 W和激光扫描速度为300 mm/s时,激光辐照表面最大温度为2 019℃,超过了TC17的熔点。实验结果表明,与单磨粒划擦相比,皮秒激光辅助单磨粒划擦可显著减小主切削力,最大可减小58.7%;适当的激光功率辅助加工可提高材料的去除能力,在激光功率为1.8~2.4 W时最优,过大的激光功率反而会导致材料去除能力变弱;辅助加工材料去除行为仍主要表现为延性去除,磨屑随着激光功率的增加逐渐转变为锯齿形磨屑。皮秒激光辅助砂带磨削加工结果显示,磨削区域的力热耦合作用降低,提高了表面的加工质量。

关键词：皮秒激光辅助砂带磨削,单磨粒,钛合金,材料去除行为；

基金资助：国家自然科学基金(52175377)和重庆市研究生科研创新(CYB20009)资助项目。