PMP泡沫的飞秒激光烧蚀及切割方法

对密度为90 mg/cm3的PMP泡沫材料的飞秒激光烧蚀结果进行了分析,推导出该材料在脉宽50 fs、波长800 nm、重复频率为1000 Hz的飞秒激光作用下的蚀除阈值为0.91 J/cm2（100个激光脉冲）,获得了烧蚀直径分别随激光功率、脉冲数及聚焦物镜数值孔径的变化规律。相同飞秒激光加工系统下,对比了铜箔上获得的烧蚀形状,确定了PMP泡沫材料本身的多孔洞及其分布不均匀是造成烧蚀区域的形状不规则的重要因素。PMP泡沫在较高能量或是较长时间的飞秒激光作用下,烧蚀区域发生碳化的原因是由热作用引发的。提出了一种基于激光束耦合的飞秒激光切割厚度大于1 mm的薄膜-泡沫材料的方法,并获得了切割厚度大于1.5 mm、切割侧壁与光束光轴夹角小于5、切割面整洁的薄片。     

金黑腔方形诊断孔电火花铣削加工技术

通过电火花加工技术,采用分层铣削加工方法,利用形状简单的圆柱电极,实现了Au黑腔侧表面方形诊断孔的加工。通过对分层厚度的控制,将放电区域控制在电极底部,避免了电极侧面放电对诊断孔尺寸的影响。通过扫描电镜对诊断孔形貌进行检测,采用奥林巴斯测量显微镜测量诊断孔尺寸,结果表明:孔的尺寸加工精度可控制在±5μm,诊断孔边缘清晰,无毛刺及锯齿形状。     

多模调制曲面超精密加工轨迹优化技术

研究了采用单点金刚石超精密车削加工技术(SPDT)加工多模调制曲面过程中的刀具轨迹优化方法,首先,分析了SPDT方法加工多模调制曲面的基本原理;其次,理论分析了平行弦双圆弧插补算法的基本原理,推导了插补误差计算公式。在此基础上,提出采用插补步长伸缩变化方式实现了插补误差的动态控制,并获得了完整的插补计算公式;最后,采用Matlab软件对该插补算法进行了实例仿真分析,并分别与直线插补算法和固定步长双圆弧插补算法进行了对比分析,结果表明,该方法能在保证插补允差的前提下最大程度的减少插补区间数,从而有助于提高加工效率和延长刀具寿命。该方法在调制靶金属模板的制备中获得了广泛应用。     

High Efficient Continuous-Wave Ho：Y/kG Laser Pumped by a Diode-pumped Tm：YLF Laser at Room Temperature

DUAN Xiao-Ming, YAO Bao-Quan, ZHANG Yun-Jun, SONG Cheng-Wei, GAO Jing, JU You-Lun, WANG Yue-Zhu（ National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001）     

Tunable Direct Writing of FBGs into a Non-Photosensitive Tm-Doped Fiber Core with an fs Laser and Phase Mask

Fiber Bragg gratings （FBGs） are successfully written in a non-photosensitive Tin-doped single-mode fiber by a 800 nm fs laser and a 2.7μm period phase mask. The intra-core FBGs are written using the phase mask ±1 order interference, and have a period of 1.35 μm, which responds to the second-order reflective central wavelength at 1946.4nm. Based on the magnification tuning writing technology, the tunable writing technology is also experimentally investigated. The distance between the phase mask and the fiber, between the phase mask and the tuning lens, and the focal length of the tuning lens all have an influence on the tunable characteristics. Four different FBGs tuning reflective central wavelengths located at 1958.7nm, 1970.8nm, 1882.5nm and 1899.7nm are obtained.     

聚合物飞秒激光加工的分子动力学建模与仿真

通过合理选择聚合物分子结构模型和高精度势能函数,建立了聚合物飞秒激光烧蚀加工的分子动力学仿真模型,并使用该模型研究了聚乙烯和聚苯乙烯飞秒激光烧蚀加工中的激光能量辐照和扩散过程。研究结果表明:激光烧蚀加工中聚合物材料的去除方式包括单链热激发引起的表面蒸发和单链热运动引起的内部热膨胀。聚苯乙烯单链的微观变形方式包括单链的整体移动和单链自身结构的变化。聚乙烯和聚苯乙烯的分子结构差异对聚合物单链变形行为和材料去除体积等烧蚀加工结果具有显著的影响。     

黑腔芯轴平台微细电火花加工技术

采用电火花成型加工技术,在黑腔芯轴侧表面加工平台。采用白光干涉仪对平台表面轮廓及粗糙度测量,结果表明:平面部分表面粗糙度小于0.5μm,最大峰谷高度小于15μm。通过奥林巴斯测力显微镜对平台尺寸测量,结果表明:平台的轴向尺寸加工精度可控制在±10μm,同一电极加工的平台尺寸一致性可控制在±2μm。分析了电极损耗对零件形状精度的影响规律以及平台表面粗糙度的影响因素,并通过负极性加工去除电极损耗对平台尺寸精度的影响。     

钛球表面研磨技术研究

采用四轴球体研磨方法对金属钛球进行精密研磨实验,通过Talysurf轮廓仪对球体表面粗糙度进行测试,通过靶丸表面轮廓仪检测钛球圆度。结果表明:钛球表面粗糙度可达小于10nm,圆度小于1.0μm。通过对球体的受力分析表明,在四轴空间对称分布的情况下,需满足四轴受力基本相同,研具半径为被研球体的0.816倍,可获得圆度较好的球体。     

高温合金不同脉宽超快激光作用下多脉冲去除阈值

实验研究了激光脉冲宽度和脉冲个数对镍基高温合金材料去除阈值的影响,分别在290 fs,1 ps和7 ps脉宽的激光下,使用1,10,50,100,300,500和1000个不同能量的激光脉冲辐照高温合金样品表面。实验结果表明,烧蚀坑尺寸会随脉冲数的增加而增加,而脉冲宽度的增加会加大脉冲个数对烧蚀坑直径的影响。通过烧蚀坑直径的平方值与激光脉冲能量之间存在的对数关系,得到了不同脉冲宽度下镍基高温合金的多脉冲材料阈值。3种不同脉宽下的高温合金多脉冲去除阈值都存在显著的累积效应。根据去除阈值计算得到290 fs,1 ps和7 ps脉宽下的累积效应系数分别为0.88,0.86和0.78。     

SiO_2/CH/Au复合黑腔诊断孔电火花加工技术

通过电火花加工技术,采用含碳较高的煤油作为电介质,利用导电性能及加工性能较好的紫铜作电极材料,实现了SiO2/CH/Au复合黑腔侧表面方形诊断孔的精密加工。采用OLYMPUS STM6测量显微镜对诊断孔尺寸,结果表明:孔的尺寸加工精度可控制在±10μm内,同一电极加工的诊断孔尺寸一致性可控制在±5μm内。采用扫描电镜能谱分析SiO2/CH/Au加工导电层的成分,结果表明:电火花加工过程中,由于电介质分解生成游离态的碳以及电极材料铜熔融后沉积在CH和SiO2层表面,形成辅助导电层。通过加工辅助导电层,产生的瞬时高温使SiO2和CH层熔融气化,从而实现对绝缘层的加工。