通过喷水辅助激光加工大尺寸SiC微槽的优化和性能研究
Qijian Zhang1, Wenzhao Yang2, Xinwei Zhang2
1College of Mechanical and Electrical Engineering, Quanzhou University of Information Engineering, Quanzhou, 362000, China.
Scientific reports
|August 9, 2025
概括
喷水辅助激光微加工 (WJALM) 提供了一种优越的方法,用于在硬碳化陶中创建大尺寸比 (LAR) 微. 与传统方法相比,这种技术可以最大限度地减少缺陷,并提高表面质量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
背景情况:
- 碳化 (SiC) 陶由于其机械和热性能,对半导体和航空航天至关重要.
- 大比例 (LAR) 微槽对于微流体,MEMS和热管理至关重要.
- 传统的加工和激光方法面临着诸如工具磨损,缺陷和硬SiC中受热影响区域等挑战.
研究的目的:
- 引入和评估水喷式辅助激光微加工 (WJALM) 用于制造C中的LAR微.
- 为了比较WJALM与传统的水下激光微加工 (UWLM).
- 为了优化WJALM参数,以实现高质量的微槽制造.
主要方法:
- 使用水喷气辅助激光微加工 (WJALM) 进行SiC微制造.
- 进行直角实验和灰色关系分析 (GRA) 以优化加工参数.
- 将WJALM与水下激光微加工 (UWLM) 在缺陷减少和表面质量方面进行比较.
主要成果:
- 通过协同的喷水冷却和冲击效应,WJALM显著减少了重塑层和微裂.
- 使用WJALM与UWLM相比,表面粗度减少了42%.
- 最佳参数 (800 mm/s 扫描速度,27 W 脉冲能量,16 m/s 喷水速度) 产生了 3.66 的面积比 (AR) 和 0.78.78 的剥离面积比 (AAR).
结论:
- WJALM 提供了一种新且有效的解决方案,用于硬和易碎的 SiC 材料的精密加工.
- 优化的WJALM工艺实现了高质量的LAR微,提高了表面完整性.
- 这种技术对于先进的材料加工具有相当大的工程应用价值.
