机械密封环端面流体动压槽的加工方法(3)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:2

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3.5.2SiC陶瓷矢量方式激光打标工艺概述

打标过程是用计算机控制扫描振镜，使高度聚焦的激光束在工件上移动扫描。激光焦斑的重叠状态影响激光束对工件材料的作用，重叠量由焦斑大小、扫描速度和频率Q来决定。动压槽图形是由许多等距的平行矢量组成的，矢量的距离(填充率，单位：英)可任意设定，各矢量的长度以槽的边缘为界。连续的YAG激光被Q调制后产生了一系列的激光脉冲，安装于X、Y扫描头里的检流计用来控制激光脉冲沿着图形的矢量路径进行打标，其过程是这样的：在矢量的始端光闸开，打标开始，在矢量的末端光闸关，打标结束，同时光束跳跃，到达下一矢量的始端，开始新的打标，直到整个动压槽图形被矢量填满为止。最后，激光沿槽的边缘扫描一周，以消除相邻矢量因长度不等造成的不光滑。如果深度不够，可重复多遍进行扫描。在矢量方式激光打标时，主要工艺参数有激光功率、开关频率Q、打标速度和填充率、打标延迟、跳跃延迟、激光开/关延迟等。各工艺参数对加工质量都有较大的影响，对不同的材料都要进行工艺实验，以期取得加工动压槽最佳的工艺数据。笔者曾对SiC陶瓷材料作过深入地研究，得到了有关的工艺数据，加工出符合要求的SiC陶瓷密封环端面动压槽。

3.5.3激光打标加工SiC陶瓷密封环动压槽

对任意形状的SiC陶瓷密封动压槽本系统都能编程与加工，而且能达到相当高的精度，用激光加工的动压槽，深度范围很大，而且槽深精度可控，从而满足了浅槽和深槽这两种类型的需要，为机械密封的设计和研制提供了范围很广的选择条件；加工面比较光洁，粗糙度很低，槽口的边缘整齐，尖角部位清晰，没有毛刺，这样不但延长了与之配对的软环的寿命，而且也提高了流槽的动压效果；可以精确地保证动压槽圆心所在圆与密封环内孔的同心度，使密封性和可靠性提高；工程陶瓷多为硬脆材料，适合用激光加工，但经激光加工的陶瓷构件，容易产生加工裂纹和变质层，使强度大大降低，限制了实际应用，对于机械密封环则要求更高一些，产生加工裂纹是绝对不允许的。笔者曾对结构陶瓷进行过消除激光加工缺陷的研究［2～4］，本工作采用了相关的结论，使加工的动压槽较为理想，用电镜×2000以上的倍率观察，都没有发现裂纹。

图1激光打标加工的SiC陶瓷密封环端面动压槽的样件扫描图

用激光打标加工的SiC陶瓷密封环动压槽的形状、法向宽度、槽形圆心所在圆直径、槽长限界外圆直径、槽长限界内圆直径、槽数均可达到任意值，槽深范围：几μm～几百μm任意；槽面粗糙度：Ra≤1.6～0.4μm；槽形圆心所在圆与密封环内孔的同心度：0.1mm；用激光打标加工的SiC陶瓷密封环端面动压槽的样件扫描图见图1。

张珊300192天津市南开区科研西路6号天津市激光技术研究所激光加工室

参考文献
1，袁亚平.矢量方式Nd:YAG激光打标系统及工艺研究.航空工艺技术，1999增刊：11～16
2，张珊，康少英.激光加工陶瓷的实验研究。应用激光，1994；14(6)：253～256
3，张珊，康少英.激光加工结构陶瓷的实验研究.中国激光，1995；22(10)；797～800
4，张珊，康少英.激光加工陶瓷强度的实验研究.应用激光，1996；16(5)：218～220 (

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