Extension of the Process Window in Laser Chemical Machining by Temperature-Dependent Reduction of the Electrolyte Viscosity
Extension of the Process Window in Laser Chemical Machining by Temperature-Dependent Reduction of the Electrolyte Viscosity
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通过随温度降低电解质粘度来扩展激光化学加工的工艺窗口
DOI：
10.1007/s12541-021-00548-4
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发表时间：
2021
影响因子：
1.9
通讯作者：
Vollertsen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Simons;Vollertsen
激光化学加工是一种微观范围的材料去除加工。该工艺基于电解质和金属工件之间的激光辅助蚀刻工艺。局部过热导致激光诱导电解质沸腾过程，这限制了激光化学工艺窗口。为了减少激光诱导的电解质沸腾过程并因此扩大工艺窗口，在不同的电解质起始温度下并因此在不同的电解质粘度和表面张力下进行激光化学工艺。在不同的电解液温度和激光功率下，用磷酸和硫酸电解液对1级钛进行了实验研究，以通过评估去除腔的性质来确定工艺窗口的极限。因此，工艺窗口在较低的电解质粘度下被延长。因此，电解质粘度对去除的几何形状没有影响。工艺窗口的延长归因于电解质粘度的降低导致沸腾过程的形成不太明显，气泡直径减小，气泡的屏蔽作用降低。
The laser chemical process is a material-removing machining process in the micro range. The process is based on a laser-assisted etching process between an electrolyte and a metallic workpiece. Local overheating causes a laser-induced electrolyte boiling process, which limits the laser chemical process window. In order to reduce the laser-induced electrolyte boiling process and thus expand the process window, the laser chemical process is carried out at different electrolyte start temperatures and thus different electrolyte viscosities and surface tensions. The experimental investigations were carried out on Titanium Grade 1 with the electrolytes phosphoric acid and sulfuric acid at different electrolyte temperatures and laser powers to determine the limits of the process window by evaluating the properties of the removal cavities. As a result, the process window is extended at lower electrolyte viscosities. Thereby, the electrolyte viscosities have no influence on the geometric shape of the removal. The extension of the process window is attributed to the fact that a reduction in electrolyte viscosity results in a less pronounced formation of the boiling process, the bubble diameters decrease, and the shielding effect of the bubbles is reduced.
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