激光輔助水射流加工技術(shù)

澳大利亞新南威爾士大學(xué)的王軍等學(xué)者運(yùn)用一種全新的材料去除機(jī)理，提出了一種新型的激光輔助異軸水射流加工技術(shù)，即激光一水射流復(fù)合加工技術(shù)，通過使用激光來加熱和軟化材料，水射流來驅(qū)除被軟化的材料;水同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)冷卻作用。研究了主要加工參數(shù)對切槽幾何形貌和熱影響區(qū)大小的影響。結(jié)果表明，激光脈沖能量、脈沖重復(fù)率對切槽形貌有非常重要的影響，這兩個(gè)參數(shù)的提高能夠增大切槽寬度和深度。然而這些參數(shù)對熱影響區(qū)寬度的影響是微乎其微的。此外，位于激光焦深以內(nèi)的較小的焦平面位置能夠以較小的熱影響區(qū)產(chǎn)生較窄和較深的切槽。在水射流沖擊形成的橢圓形輪廓長徑以內(nèi)的水射流偏置距離能夠減少能力損失和水射流對激光的光學(xué)擾動(dòng)。通過對比干式激光燒蝕和復(fù)合激光一水射流加工，證明了這種新型激光加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)硅近無損傷微細(xì)加工的可行性及優(yōu)勢。根據(jù)單晶硅中的微細(xì)結(jié)構(gòu)的變化對表面及亞表面損傷進(jìn)行了研究。拉曼光譜研究表明，當(dāng)使用復(fù)合加工技術(shù)時(shí)，非晶層的厚度小于40μm。此外，當(dāng)使用低激光脈沖能量、低脈沖重復(fù)率和高水射流壓強(qiáng)時(shí)，切槽表面形成的非晶層的厚度非常小。

總之，激光和水射流復(fù)合加工技術(shù)可以有效減小熱影響區(qū)，加工工件表面無重鑄和毛刺現(xiàn)象。在使用高壓水射流輔助激光加工時(shí)，高壓水射流可以提高材料的冷卻效果和材料的切割效率。