水速對水射流輔助激光加工碳化硅中能量利用率的影響研究

黃 磊，張 雨，陳雪輝，李 昊

（安徽建筑大學 機械與電氣工程學院，安徽 合肥 230601）

傳統激光加工碳化硅類脆性材料時，由于激光能量密度高，工件表面會出現熔渣、迸裂、重鑄層以及熱影響區等，導致工件表面質量較差。為避免或降低激光加工過程中產生此類現象，國內外許多學者在傳統激光加工的基礎上引入水與激光加工，提高了工件的加工質量，但由于水的引入，導致激光能量有所損失。

Eddie 等［1］研究了不同的噴嘴直徑與射流速度對復合加工結果的影響規律，并且進行優化選擇。Li 等［2］將傳統激光刻蝕和水射流輔助激光刻蝕碳化硅的不同參數對槽體的影響進行對比，研究發現較傳統激光刻蝕，水射流輔助激光刻蝕碳化硅能有效減少槽體周圍熔渣、微裂紋以及重鑄層的產生，可得到加工質量較好的槽體。陳雪輝等［3］使用正交實驗法，利用低壓水射流輔助激光刻蝕多晶硅材料，研究多晶硅在不同激光工藝參數與水射流速度的加工下并對比多晶硅表面質量，得到一組最優工藝參數和水射流速度，使槽體表面質量較好。姚燕生等［4］搭建旁軸射流與超聲振動輔助激光復合加工系統，在不同加工條件下對氮化硅陶瓷刻槽。研究表明低壓水射流會帶走加工雜質，有效提高加工表面質量。前人對水射流輔助激光加工主要研究了如何提高加工質量，對加工的槽體體積和激光能量利用率研究較少，故本文基于前人研究的基礎，對水射流輔助激光加工刻蝕碳化硅類脆硬材料在槽體體積和能量利用率上提供一定指導。……