Nd:YAG激光和CO_2激光熔敷性能比较研究

从Maxwell方程和Hagen Ruben公式出发,计算了Nd:YAG激光(波长为1.06μm)和CO2激光(波长为10.6μm)在金属中的吸收率和穿透深度,并做了Nd:YAG激光与CO2激光的熔敷试验比较.结果表明:Nd:YAG激光在金属中吸收率约为CO2激光的3倍,更适于激光熔敷;CO2激光在金属中穿透力约为Nd:YAG激光的3倍,更适于激光相变淬火.

激光深熔焊接小孔孔壁上的反射吸收研究

在假设小孔为圆柱形的基础上,通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹,对激光深熔焊接过程中小孔孔壁上的反射吸收进行了研究,计算了小孔孔壁上吸收的激光功率密度,分析研究了孔壁的多次反射次数、聚焦透镜的焦距以及小孔直径等因素对孔壁上的激光功率密度分布的影响.最后,对小孔孔壁上吸收的激光功率密度与小孔尺寸之间的关系进行了讨论.

激光再制造过程熔池温度场的数值模拟

建立简化二维非稳态温度场数值模型,采用有限元方法及ANSYS软件求解温度场分布,模拟了一个平板试验件激光再制造过程,其计算结果与文献提供数据比较误差较小,可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制工艺参数.

激光熔敷中粉末粒子流对光能吸收的研究

在分析同轴非载气送粉激光再制造中能量分配的基础上,建立光束能量被粉末粒子束吸收、被基体吸收和损耗的物理模型,利用能量守恒的原理和光能离散化的模型,推导出激光束与粉末作用效率的定量关系表达式,并系统地研究粉末粒子云对激光束衰减的各种影响因素,结合相关的物理特性、工艺参数进行的计算并对结果做了分析,从而给优化覆层质量和进行智能控制提供了理论依据.

前进中的天津工业大学激光技术研究所

曲边矩形光斑激光淬火的理论研究

针对改善激光硬化层均匀性问题,提出了采用曲边矩形光斑进行激光淬火的方法,并对该光斑扫描作用下工件内的温度场及硬化层进行理论模拟.结果表明,与常用的矩形光斑相比较,曲边矩形光斑加强了光斑边缘的能量注入,所得到的相变硬化层分布均匀性更好.

激光加工中温场流场有限差分解法及计算机模拟

提出了激光加工中温场、流场的数学物理模型,采用控制体积方法建立了温场、流场的有限差分方程,开发了计算方法和程序,给出了温度场和速度场的计算机模拟.

激光熔敷快速制造专用CAD/CAM软件的开发

针对激光熔敷快速制造(LCRM)技术,开发专用CAD/CAM软件.该软件是对AutoCAD的二次开发,主要由实体造型模块、分层及界面数据处理模块、NC代码生成模块、加工轨迹模拟模块以及数据传输模块组成.文中介绍软件的开发基础、开发工具的选择以及功能模块的设计思路.

一种新型载气式激光熔敷送粉器

为解决超细粉末的送粉问题,研究一种新型的载气式送粉器,粉末通过粉轮均匀拨送,能在气流作用下经落粉腔分散后流出.选用Ni02C(Ni60)、Al2O3 Cr2O3和WC这3种不同料性的超细合金粉末应用该装置进行了气动送粉试验,对送粉器的性能进行了数据测定和界定,并应用上述超细合金粉末进行了激光熔敷试验,获得了理想的效果.

柱面波导静态线性光束优化系统研究

采用两组柱面镜和一维波导镜组合,设计了一种具有光束聚焦及展宽功能的新型激光束优化系统.并用800WYAG激光器和2000WCO2激光器进行了这一装置的实用效果观察.结果认为,光强基本均匀,淬火面平整,线光斑宽度在15～25mm内无级可调.

激光微加工中运动控制系统的设计

设计了激光微加工系统中的运动控制系统,探讨了系统的组成、设计与实现.系统由目标值设定器、数字控制器、运动执行机构和位置检测用光栅尺构成.文中重点讨论了闭环运动控制系统中控制目标值的形成、执行机构X Y平台的模型以及运动控制的算法等问题,控制精度达2μm.

用于激光熔敷的同轴送粉喷嘴的设计

为了克服目前用于激光熔敷的侧向送粉的不足,设计并试制了激光熔敷加工中使用的同轴送粉喷嘴.设计根据熔敷中使用的聚焦光束的特点,以一定假设为基础,从理论上对粉粒与管壁碰撞后的速度及运动轨迹进行了计算.结合计算所得的数据试制了同轴送粉喷嘴,并进行了试样加工,效果良好.

片式电阻激光调阻机检测系统的设计

在激光调阻机自动调阻过程中,需要对被调电阻进行实时在线精确测量,以控制调阻进程.传统的伏安法测量电阻,虽然可以进行精密测量,但不适合在线动态测量.本文将微处理机技术应用于有源电桥的测量,利用伏安法测量电阻的灵活性,配以高精度的精密运算放大器,构成高精密有源数字电桥,达到了工程应用要求.

数控YAG激光加工系统电源的研究及改进

针对串联谐振式激光电源存在充电能力不足的问题,对其产生原因进行分析,讨论了串联谐振式逆变电源的运行方式对平均输出功率的影响,并提出改进的串并联谐振式设计方案,用于千瓦级大功率的YAG激光加工系统,通过实验进行了验证.

激光熔敷镍基自熔性合金粉末的研制

针对激光熔敷表面处理技术对合金粉末材料性能的要求,分别研究了合金粉末的B含量、Si含量以及B、Si含量配比对激光熔敷的工艺性能、粉末形貌及涂层性能的影响,研制出具有良好的工艺性能和使用性能的激光熔敷用镍基自熔性合金粉末.

激光再制造熔池温度场检测与控制方案研究

为实时检测与控制激光再制造熔池温度场,提出了一套新型CCD红外图像比色测温与反馈系统模型.此系统模型采用单镜头采集两种波长的激光熔池温度场红外图像,CCD摄像机接收热辐射信号,将得到的信息传输到计算机进行处理,得到激光熔池温度场分布数据,根据这些数据可以进行激光加工控制.

NiTi形状记忆合金激光气体氮化层表面特征

为改善NiTi合金的表面性能,利用2kW连续波Nd:YAG对NiTi合金进行激光气体氮化处理,采用SEM、TEM、XRD、XPS和纳米压痕研究了氮化层的显微组织及表面特征.结果表明:激光气体氮化可以在NiTi合金表面制备连续、无裂纹、厚度为2μm的TiN表面层,该表面层中基本不含有Ni元素且具有很高的硬度,其纳米压痕硬度为29.28GPa.

Ni_3Al金属间化合物的激光控制反应合成与表面熔敷

研究了粉末压坯紧实率、功率密度等参数对激光控制反应合成Ni3Al金属间化合物熔敷层的宏观、微观形貌的影响,采用扫描电镜和X射线衍射仪分析了合成产物的微观组织和成分.结果表明,在压坯紧实率60%、激光功率1000～1200W、扫描速度1mm/s的工艺条件下,能够得到连续、致密具有较高纯度的Ni3Al金属间化合物熔敷层.

479Q型凸轮轴激光淬火工艺研究

为提高凸轮轴表面硬度和耐磨性,对凸轮轴激光淬火过程进行分析,采用匀速转动的运动方式及预热和氩气保护措施,得到了稳定可靠的479Q型凸轮轴激光淬火工艺.使处理后的凸轮轴热变形小,淬火层均匀、无裂纹,硬度达HV600～700,宽度达6mm,深度达1mm,组织为极细的枝状马氏体.

激光熔凝和熔敷在热轧辊强化中的应用

为提高热轧辊寿命对球墨铸铁、白口铸铁热轧辊进行了激光熔凝、熔敷实验研究,并对激光处理效果进行了现场轧制实时寿命评估.研究确认:球墨铸铁、白口铸铁激光熔凝小样的硬度随扫描速度的降低和激光功率的增大而提高.分别按轧钢量、磨损量计算,球墨铸铁、白口铸铁激光熔凝热轧辊寿命分别比原来延长50%和15.6%～23.4%.利用激光熔敷技术在白口铸铁热轧辊上可以成功制备无宏观裂纹、气孔和夹杂存在的镍基合金涂层.现场轧制后表面也无宏观缺陷存在,寿命延长18.7%～37.4%.

高速冲磨设备激光熔敷强化工艺的研究

为提高高速冲磨设备的耐磨性,分析其叶轮磨损失效机理,通过正交实验,得出了工艺参数对熔敷层形貌性能的影响,并对Ni WC熔敷层进行了组织分析和性能测试.对叶轮片表面进行激光熔敷结果表明,叶轮片的抗磨性得到了强化.

送粉激光熔敷耐磨涂层制备工艺与组织结构

采用20%WC作为镍基自熔合金的掺杂增强相,研究了该复合材料在送粉激光熔敷工艺条件下的熔敷层显微组织、显微硬度与熔敷工艺规范间关系,得出了在实验条件下的优化工艺参数:激光功率为2.5kW(光斑离焦量60mm);扫描速度为2.4mm/s;送粉量为3.0g/min.

45~#钢表面NiCrBSi合金激光熔敷层的组织和硬度

为提高45#钢表面硬度及耐磨性能,采用激光熔敷技术在其表面制备NiCrBSi合金涂层,利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜分析了熔敷层的微观组织,利用显微硬度计测试了熔敷层的硬度.结果表明,激光熔敷层的组织由γ-Ni树枝晶、γ-Ni+Ni3B共晶、M7C3树枝晶和CrB颗粒组成,激光熔敷层的硬度在HV800～900之间.

激光淬火齿轮组织和应力分析

采用扫描电镜、透射电镜和X射线应力分析系统,对齿轮宽带激光淬火后淬硬层显微组织和应力特性进行了研究,结果表明:激光淬火硬化区依其组织特征,大致分为3层:第1层为表面完全淬硬层,其主要是由马氏体和残余奥氏体组成;第2层为过渡层,由马氏体和基体上分布着回火析出的碳化物混合组成;第3层为高温回火区,由回火索氏体组织组成.激光淬火硬化层应力状态为压应力.

激光多层堆焊的结合机理与性能的研究

在45#钢上激光堆焊一层或多层合金层,借助光学显微镜、显微硬度计研究了同一激光工艺参数因堆焊层数的不同而对堆焊层与基体结合质量的影响;对覆层与基体结合机理进行了分析,发现随着堆焊层数的增加,激光堆焊对基材与覆层过渡区有加大的影响.

编后记