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基于激光砂带协同加工的快速多尺度表面织构制造工艺

       论文摘要：提出了一种大规模宏观-微观多尺度表面结构处理技术。将高精度砂带磨削技术与接触轮表面轮廓的微偏移成形技术和超高速激光表面微纹理技术相结合，开发了一种新方法。在保证表面精度要求的前提下，形成规则、大规模的表面微纳结构。从而增强了金属表面微纳制造技术在工程应用中的可行性。使用激光砂带协同加工设备对表面进行加工。阐明了激光与接触轮的定位方法和结构设计方法。结果表明，激光砂带协同加工技术可以实现0.5mm以上宏观组织的高表面完整性加工。此外，在宏观组织内，可以调节微观织构的形态。根据实验结果，设计了不同特征的微观组织形态控制方法。本研究有效地结合了两种加工技术，实现了对多尺度表面结构的高效高精度加工，并分析了加工参数对结构形态的调节作用。

       论文创新点及主要图表

       论文以TC4钛合金为研究对象，采用团队自主设计的激光砂带协同加工装置进行表面织构复合制造。探讨了砂带磨削与激光加工工艺对表面织构形态的影响规律。结合加工后试样的表面宏/微观形貌特征、截面微观结构、元素分析和表面粗糙度参数等，形成了大规模宏观-微观多尺度表面结构处理技术，并根据加工结果进行多样化的表面织构设计及其工艺规划。最后，分析了复合制造技术在加工效率上的优势，本研究增强了金属表面微纳制造技术在工程应用中的可行性。

图1 工艺设计示意图。

图2  基于实验结果的不同织构特征加工工艺设计。

       论文基本信息

       Ouchuan Lin, Guijian Xiao*, Shuai Liu, Yingluo Zhou, Zhenyang Liu, Jianchao Huang, Kai Yin. Rapid multiscale surface texture manufacturing process using hybrid laser belt machining. Journal of Materials Processing Technology, 2023, 319: 118092.

       林瓯川：重庆大学机械与运载工程学院在读博士，主要研究方向为微纳结构激光砂带协同加工创成。发表论文3篇。参与国家自然科学基金面上基金项目、国家重点基础研究发展计划、重庆市创新发展联合基金共3项。