陶瓷刀具表面微织构激光刻蚀正交工艺实验研究

基于正交试验法优化陶瓷刀具表面微织构激光刻蚀工艺参数,使用极差分析法绘制了各因素与各指标之间的关系曲线图,得到各因素对微织构尺寸的影响程度,以此优化激光工艺参数。结果表明:影响微织构宽度的主次顺序为重复频率、激光功率、扫描次数、扫描速度;影响微织构深度的主次顺序为:扫描次数、重复频率、扫描速度、激光功率。激光功率过大、扫描速度过慢、重复频率过大、扫描次数过多,会使得陶瓷刀具表面微织构底产生裂纹。采用优化后的工艺参数进行实验,有效地抑制了微织构表面裂纹的产生,且微织构尺寸达到切削实验要求。     

聚合物微流控芯片激光加工及建模研究

在CO2激光直写聚合物PMMA微流控芯片加工原理基础上，对建立激光直写PMMA微流道的数学模型进行了研究。采用能量守恒原理对激光直写PMMA微流道成形进行分析，结果表明其微流道的形状呈高斯函数型分布，并获得了微流道深度与激光功率、加工速度及加工次数的函数关系模型。实验数据较好地验证了所建模型的正确性，该模型对CO2激光直写聚合物微流控芯片的加工参数选择具有较好的指导作用。     

雷达功率组件的金刚石微通道热沉激光加工工艺

为研究雷达功率组件金刚石微通道热沉的加工难题,开展了飞秒激光加工多晶金刚石微流道的工艺研究,仿真模拟了飞秒激光作用于金刚石表面的温度场分布,以及诱导去除过程,理论与实验研究了金刚石的烧蚀阈值,系统研究了激光能量、扫描速度、扫描次数、焦点位置等参量及其优化工艺参数对金刚石微槽尺寸的影响规律。结果表明:当飞秒激光功率大于0.3 W时,激光作用于金刚石的最高温度超过材料去除的气化温度,温度最高位置处于光斑中心,功率不会改变温度场的分布情形;飞秒激光加工金刚石的烧蚀阈值为1.80 J/cm2,金刚石微槽深度与激光功率、扫描次数正相关,与扫描速度负相关,与正负离焦量基本成对称分布关系,而金刚石微槽表面宽度则变化不明显;在激光功率为5 W,扫描速度为100 mm/s,扫描次数为30,离焦量为-0.5 mm的优化参数下,加工出的金刚石微槽结构形状规则,截面侧壁锥度控制在3°以内,表面无残渣、裂纹、崩边等缺陷,且内部也无裂纹等缺陷,加工一致性较高,实现了微通道的 “冷”加工,可满足雷达功率组件金刚石热沉对微通道的高质量加工要求。     

单晶硅表面微结构纳秒脉冲激光加工研究

以单晶硅为对象,使用波长355 nm、脉宽15 ns的纳秒激光对单晶硅进行烧蚀加工试验研究.基于单因素法设计并完成了单晶硅纳秒脉冲激光直线刻蚀试验,探究了激光输出功率、激光脉冲重复频率、激光扫描速度和扫描次数对纳秒脉冲激光加工单晶硅表面形貌的影响规律.基于优化的加工工艺参数,在单晶硅表面制备出方形阵列的微结构.     

硬质合金刀具表面微结构的激光加工研究

硬质合金刀具常用来加工难加工材料,通过刀具表面织构化技术可以提高硬质合金刀具的耐磨性和加工性能。激光加工技术作为一种快速非接触自动化加工技术,可以在硬质合金刀具表面上加工出微结构。本文主要研究平均功率、扫描速度、脉冲频率、离焦量、扫描次数这五个工艺参数对硬质合金刀具微结构尺寸及形貌的影响,从而选定最优的激光加工工艺参数。实验结果表明:随着平均功率的增大,微沟槽的深度和宽度都在增加,但功率过大导致严重烧蚀使底侧面形貌不平整;扫描速度和脉冲频率的增加都会使得微沟槽的深度和宽度呈现减小的趋势,过大的扫描速度使得底面形貌不连续,随着脉冲频率和扫描次数的增加,沟槽底面形貌变得平整;离焦量从0mm变化到-1. 2mm时,微沟槽的宽度缓慢增大,深度则先增大后减小,底面形貌由连续变成稀疏的孔洞。通过优选出的激光加工硬质合金刀具工艺参数,制备出了良好的刀具表面单一型和混合型微结构。     

锂离子电池正负极片纳秒脉冲激光切割新工艺及特征研究

针对锂电极耳切割质量和效率不佳等难题,建立纳秒激光切割极片的模型,研究锂电池极耳纳秒脉冲激光切割新工艺及切割形貌特征,提出通过热影响、平面毛刺、端面毛刺的平均值来判断切割锂电池极耳的质量.分析不同的纳秒脉冲切割参数(如激光能量、激光波形、重复频率、切割速度等)对切割质量的影响.通过实验研究工艺参数优化,探究纳秒脉冲激光工艺参数对切缝特征的影响规律.试验结果表明,纳秒激光波形、激光频率与激光切割速度对切缝特征影响较大,当在纳秒激光功率200 W,切割速度1000～4000 mm/s时,切割铝箔、铜箔、石墨毛刺长度能达到10～30μm切割精度,实现较好的切割效果.     

锂离子电池正负极片纳秒脉冲激光切割新工艺及特征研究

针对锂电极耳切割质量和效率不佳等难题,建立纳秒激光切割极片的模型,研究锂电池极耳纳秒脉冲激光切割新工艺及切割形貌特征,提出通过热影响、平面毛刺、端面毛刺的平均值来判断切割锂电池极耳的质量.分析不同的纳秒脉冲切割参数(如激光能量、激光波形、重复频率、切割速度等)对切割质量的影响.通过实验研究工艺参数优化,探究纳秒脉冲激光工艺参数对切缝特征的影响规律.试验结果表明,纳秒激光波形、激光频率与激光切割速度对切缝特征影响较大,当在纳秒激光功率200 W,切割速度1000～4000 mm/s时,切割铝箔、铜箔、石墨毛刺长度能达到10～30μm切割精度,实现较好的切割效果.     

锂离子电池正负极片纳秒脉冲激光切割新工艺及特征研究

针对锂电极耳切割质量和效率不佳等难题,建立纳秒激光切割极片的模型,研究锂电池极耳纳秒脉冲激光切割新工艺及切割形貌特征,提出通过热影响、平面毛刺、端面毛刺的平均值来判断切割锂电池极耳的质量.分析不同的纳秒脉冲切割参数(如激光能量、激光波形、重复频率、切割速度等)对切割质量的影响.通过实验研究工艺参数优化,探究纳秒脉冲激光工艺参数对切缝特征的影响规律.试验结果表明,纳秒激光波形、激光频率与激光切割速度对切缝特征影响较大,当在纳秒激光功率200 W,切割速度1000～4000 mm/s时,切割铝箔、铜箔、石墨毛刺长度能达到10～30μm切割精度,实现较好的切割效果.     

CO2激光直写PMMA微流道凸起仿真研究

建立了激光烧蚀流道凸起模型,获得了流道凸起与激光功率和作用时间的关系.模拟结果表明:增大激光扫描速度,减小激光照射时间,选择较低的激光功率可以减小流道凸起高度.模拟结果对激光直写PMMA微流道表面质量控制有指导意义.     

45~#钢表面微凹槽织构激光加工工艺

为优化激光表面织构技术加工微凹槽的工艺参数,采用声光调Q二极管泵浦Nd:YAG激光器在45~#钢表面开展工艺试验研究。通过WKYO-NT1100三维形貌测量仪获得织构形貌,应用单因素法分析泵浦电流、脉冲重复频率、扫描速度工艺参数对织构形貌的影响。结果表明,随着泵浦电流的增加,微凹槽织构的宽度和深度均随之增大;随着重复频率的增加,微凹槽织构的宽度逐渐变小,而深度先变大后变小;随着扫描速度的增加,微凹槽织构的宽度逐渐增大,而深度逐渐减小。通过对上述参数的优化可以获得较为理想的微凹槽形貌,较佳工艺参数范围为:泵浦电流15~17 A,重复频率1 500~2 500 Hz,扫描速度10~20 mm/s。     

45号 钢表面微凹槽织构激光加工工艺

为优化激光表面织构技术加工微凹槽的工艺参数,采用声光调Q二极管泵浦Nd:YAG激光器在45#钢表面开展工艺试验研究。通过WKYO NT1100三维形貌测量仪获得织构形貌,应用单因素法分析泵浦电流、脉冲重复频率、扫描速度工艺参数对织构形貌的影响。结果表明,随着泵浦电流的增加,微凹槽织构的宽度和深度均随之增大;随着重复频率的增加,微凹槽织构的宽度逐渐变小,而深度先变大后变小;随着扫描速度的增加,微凹槽织构的宽度逐渐增大,而深度逐渐减小。通过对上述参数的优化可以获得较为理想的微凹槽形貌,较佳工艺参数范围为：泵浦电流15～17 A,重复频率1 500～2 500 Hz,扫描速度10～20 mm/s。     

粉末床激光熔化成形H13钢工艺优化及力学性能研究

通过实验方法优化得到了粉末床激光熔化成形H13钢的工艺参数,并研究了成形样件的微观组织和拉伸性能。通过实验得到了H13钢单道成形的优化工艺区间:激光功率225 ~ 325 W,扫描速度600 ~1200 mm/s,通过块体实验得到优化的工艺参数为:激光功率275 W,扫描速度900 mm/s,扫描间距0.08 mm。微观组织显示为柱状晶粒,晶粒的宽度约为3 ~ 5 μm,长度约为10 ~ 40 μm。在优化工艺参数下成形试样的室温抗拉强度高达1 761 MPa,延伸率为2.72%。     

S136模具钢粉末选区激光熔化成形工艺窗口试验研究

利用选区激光熔化(SLM)技术对S136模具钢粉末进行不同激光功率和扫描速度组合下的单道扫描试验,分析归类了熔道形貌特征,研究了熔道宽度的成型稳定度下最优工艺窗口,研究了激光功率和扫描速度对熔道宽度的影响规律,分析了较优工艺参数组合下熔道形貌特征产生的原因。     

ZrO_2陶瓷生坯表面微织构制备工艺的研究

通过冷等静压技术制备Zr O_2陶瓷生坯,并利用脉冲激光在陶瓷生坯表面制备微织构沟槽。探究激光参数对表面微织构质量的影响,并研究烧蚀区域的热影响区和激光烧蚀表面的微观形态变化。实验结果表明:通过激光加工可以在Zr O_2陶瓷生坯表面加工出深度30-50μm、宽度15-50μm质量较好的微织构沟槽;激光参数对表面加工质量有较大的影响,激光频率低于40Hz、功率低于6W和扫描速度高于200mm/s能够获得较好的表面质量;当激光频率高于60Hz、功率高于10W和扫描速度低于150mm/s时,在激光烧蚀表面容易形成烧蚀层,分析得知烧蚀层是由于在激光高温照射下Zr O_2颗粒的熔化和再凝固形成的。     

基于激光熔化沉积的单道成形质量影响分析

激光熔化沉积可以快速成形零件,但是成形过程中会出现成形质量不良的现象。针对激光熔化沉积单道单层工艺过程,开展实验研究分析不同工艺参数下对沉积尺寸的影响程度和表面沉积质量。结果表明:光斑直径和激光功率对沉积宽度影响较大,送粉量和扫描速度对沉积高度影响较大;通过调节优化激光功率和扫描速度两个因素,可以有效提高零件的表面成形质量。该研究可为后续激光熔化沉积的质量监控和优化工艺参数提供指导。     

激光熔覆层形貌尺寸预测研究

激光熔覆过程中工艺参数对熔覆层形貌有很大影响,利用多元线性回归分析确定了主要工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率)和熔覆层形貌(熔覆层高度、宽度)之间的对应关系。     

基于30CrNi2MoVA的激光熔化沉积工艺参数研究

使用30CrNi2MoVA钢粉末在激光熔化沉积设备上进行了相应的工艺研究,探索了激光功率与扫描速度对沉积层宽度和高度的影响,并对工艺参数与沉积尺寸进行了回归分析,建立了相应的回归模型,确立了工艺参数对沉积尺寸的影响规律。其中激光功率与沉积层的高度、宽度呈正相关,而扫描速度与沉积层的高度、宽度呈负相关。根据沉积层尺寸的标准差和沉积质量对线能量密度K进行分析,发现K值在85～200 J/mm沉积质量较好。在获取沉积尺寸过程中,采用了激光轮廓仪进行测量,其优点在于获取数据量大且精度较高,可为沉积质量判断、尺寸预测等进一研究提供充足数据。     

淬火45钢激光微加工工艺试验研究

采用激光表面微造型技术(LST),利用"单脉冲同点间隔多次"激光微造型工艺,在淬火45钢试样表面进行激光微造型工艺试验。主要进行脉冲重复次数与凹腔深度、脉冲重复频率与扫描速度对加工质量影响的试验研究,分析激光参数对加工质量的影响规律,得到了较优化的激光工艺参数组合。     

激光工艺参数对铝合金烧蚀特征尺寸的影响研究

相较于传统的人工标记、喷墨标记、电脑刻字标记等对产品进行唯一性标记的方式,激光标记具有速率快、加工精度高、热影响区小且经济实惠的特点,从而具有较大的实用价值。而在激光标记过程中,工艺参数选择不当容易造成标记不清晰,难以识别的问题。文中通过数值模拟与试验研究激光工艺参数与烧蚀特征尺寸之间的关系,结论如下：激光功率、激光频率及脉冲宽度与烧蚀深度、宽度成正比,然而激光功率、频率过大,会产生难以消除的多余物,在实际应用中推荐使用激光功率60 W、脉冲频率40 k Hz、脉冲宽度500 ns作为激光标记参数。     

激光参数对陶瓷微孔加工质量的影响

为研究激光加工氧化铝陶瓷高质量微孔的成型工艺,采用皮秒激光自旋切割模式在0.3 mm厚的氧化铝陶瓷上加工直径为0.2 mm的微通孔。研究了激光加工参数(激光功率、离焦量、重复频率、打孔次数及扫描速度)对微孔质量的影响。试验结果表明,随着激光功率的增加,孔的入口、出口直径增大,入口、出口圆度和锥度呈现减小的趋势;随着扫描速度的降低,孔的锥度呈下降趋势;随着负离焦量的增大微孔锥度逐渐减小;重复频率的变化对微孔质量各性能指标影响不大。试验发现激光功率和离焦量是影响微孔质量主要因素。最终在功率为27 W、离焦量为-0.7 mm、扫描速度为400 mm/s、重复频率为100 kHz及打孔次数为10次时获得入口圆度为2.995μm、出口圆度为3.509μm及锥度为5.96°的高质量微孔。