摘要
硬质合金刀具的快速磨损限制了高速切削的加工成本和加工质量，表面微织构能调控硬质合金刀具表面润湿性，改善润滑效果，提高刀具寿命。本文针对激光加工工艺参数对硬质合金YW2刀具表面微织构的影响规律，以及表面微织构形貌参数对硬质合金刀具表面润湿性能的影响这两大核心内容开展了研究。具体研究内容及结论如下： (1)使用不同激光参数加工硬质合金YW2表面，研究激光加工参数对表面微织构形貌的影响规律，选用ISO25178体系中的高度参数建立三维粗糙度与微织构表面形貌之间的定量关系，根据试验结果优化工艺参数，加工出所需的表面微织构。结果表明：随着平均功率和扫描次数的增大，方形微凹坑织构实际边长略有增大后趋于稳定，深度则显著增大后增势减缓直至不再增大；三维粗糙度参数受平均功率和扫描次数影响明显；随着激光加工扫描速度的增大，微凹槽织构的宽度和深度不断减小，当扫描速度大于光斑直径与单脉宽的比值时，微凹槽槽型不连续。当平均功率在2W以内，连续扫描35次左右时，凹坑表面加工质量良好，表面无尖锐凸起物；当扫描速度在50mm/s到150mm/s之间时，凹槽槽形连续，底部平整。 (2)利用飞秒激光在硬质合金YW2表面加工方形微凹坑织构，研究了微织构表面形貌参数对表面接触角的影响规律，基于Wenzel润湿模型计算理论接触角，分析方形微凹坑织构表面润湿机理。试验结果表明：对于方形微凹坑织构，不同边长和间距下，实际接触角和计算接触角基本一致，微织构表面形貌参数对表面接触角的影响曲线符合Wenzel润湿模型；当边长为300μm，控制分布密度在13%~44%之间可以获得亲水性微织构表面。 (3)利用飞秒激光在硬质合金YW2表面加工微凹槽织构，研究了微凹槽织构的宽度和间距对表面接触角的影响规律。试验结果表明：当微凹槽中心距一定时，微凹槽宽度和间距对表面接触角影响不明显；当激光平均功率在2W以内，扫描次数在35左右，控制微凹槽宽度为250μm，微凹槽间距为50μm时，可以得到亲水性表面且加工时间适中。
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