干气密封螺旋槽激光加工工艺的ACE法优化

干气密封螺旋槽槽深和槽底表面的加工精度将对密封性能产生重大的影响,但精准控制槽深和槽底表面的加工精度仍有挑战。本文以槽深hg=10 μm、槽底表面粗糙度Ra≤0.8 μm为设计控制目标,开展了干气密封螺旋槽激光加工工艺的优化研究。选取标刻次数、激光功率、填充间距、扫描速度四个对槽深hg和槽底表面粗糙度Ra有显著影响的因素作为设计变量,每个因素均取12个水平,通过均匀试验分别得到12组工艺参数下的螺旋槽深度hg和槽底表面粗糙度Ra;然后,利用ACE非参数回归建立工艺参数与槽深hg、槽底表面粗糙度Ra的映射关系,并采用蒙特卡洛法随机生成大量的工艺参数样本,再通过插值算法和样本筛选得到了三组满足设计目标下的工艺参数及其预测结果,并根据实际情况对三组工艺参数微调后进行试验,获得三组实际工艺参数下的槽深hg和槽底表面粗糙度Ra。试验结果表明：三组实际工艺参数下的槽深hg和槽底表面粗糙度Ra均满足设计目标,且预测值和试验值吻合。最后,以加工效率和槽底加工质量为优化目标,优选出满足设计目标下的螺旋槽激光工艺参数。本文研究方法和结论可为干气密封流体动压槽的激光加工工艺提供参考。     

连杆预制裂纹槽激光加工工艺参数

为研究激光器工艺参数对连杆预制裂纹槽的影响规律,本文采用YAG固体激光器对捷达轿车连杆进行了预制裂纹槽的切割加工试验.通过改变激光器的功率、切割速度、脉宽、频率、入射角等参数研究各参数对预制裂纹槽加工质量的影响规律.试验结果表明:采用氩气作为辅助气体,高功率密度与低扫描速度有利于提高裂纹槽质量;重复频率的提高会导致裂纹槽宽度增加,当重复频率由26 Hz增加到36 Hz时,槽宽增加0.05 mm左右;入射角取15~30°时切割的裂纹槽质量较好.     

SiCp/Al窄槽的铣磨实验研究(Ⅱ)——表面粗糙度

针对SiCp/Al构件加工中大去除余量、高精度的需求,以铣磨加工窄槽为对象,实验研究电镀金刚石砂轮铣磨加工SiCp/Al窄槽中的加工参数、铣磨工具对已加工表面粗糙度的影响．实验分析表明:铣磨速度、进给速度、砂轮粒度和结构对SiCp/Al铣磨表面的粗糙度有显著影响,砂轮速度对表面粗糙度的影响呈鞍型,先降后增;表面粗糙度随进给速度的增大而增大;不开槽砂轮可获得低粗糙度的表面．采用降低进给速度,提高砂轮速度,不开槽砂轮可获得低粗糙度的加工表面．在实验条件下,最佳铣磨参数组合是磨削速度9.42 m/s,进给速度20 mm/min;如采用开槽砂轮铣磨窄槽,则铣磨工具的容屑槽螺旋角可选50°．     

脉冲激光加工连杆裂解槽数值仿真

建立了YAG脉冲激光加工裂解槽三维瞬态温度场有限元模型,并对热源加载形式、离焦量、材料热物理性能参数、单元生死等技术问题进行了分析。对激光在C70S6高碳微合金非调质钢上移动切割裂解槽进行了数值模拟,得到不同切割参数下槽深、槽宽及温度场,总结出光斑直径、激光功率、脉宽、加工速度等参数对裂解槽加工的影响规律。将数值分析结果与激光切槽试验进行了对比,对激光加工裂解槽工艺参数的选择提出了建议。     

激光选区熔化成形Inconel718合金激光重熔工艺研究

采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)制备Inconel718合金,研究激光重熔工艺参数(重熔激光功率、重熔扫描速度)对其表面粗糙度、微观组织及力学性能的影响.结果表明:适当提升重熔激光功率可有效改善试样的表面质量、致密度和显微硬度,但过高的重熔激光功率导致孔洞、裂纹增加,晶粒粗化,...     

65Mn钢激光表面强化工艺参数研究

目的 研究激光强化工艺参数对65 Mn旋耕刀基体显微硬度的影响,以表面硬度和磨损量为表征参数,寻求最佳工艺参数.方法 采用设计正交实验方法确定激光参数、激光功率、扫描速度和光斑直径变化区域.通过激光强化区的金相组织和表面显微硬度,确定影响因数的大小.结果 激光影响区的金相组织主要为马氏体,影响表面硬度的参数主要是激光功率,其次是扫描速度,而光斑直径影响最小.结论 当激光功率1 200 W、扫描速度20 mm/s,光斑直径2.5 mm,强化区的显微硬度达到最大值.     

增材制造预旋喷嘴表面高质量光整技术研究

通过进行增材制造高温合金预旋喷嘴内腔磨料流动仿真研究,优化了磨粒流抛光专用工装,开展了增材制造预旋喷嘴典型结构试验件内腔磨粒流表面光整工艺研究。通过抛光前后表面形貌对比,认为磨粒流对增材制造零件表面粘粉效应、球化效应、阶梯效应、挂渣现象以及残留支撑均有较好的去除作用,但是对基体表面凹坑内的光整效果有限,抛光后零件表面粗糙度由R_a3.139 7μm降至R_a0.580 5μm,叶片表面粗糙度由R_a4.847 3μm降至R_a0.360 6μm。通过极差分析,发现工艺参数对零件表面粗糙度的影响效果强度依次为加工时间、加工压力、磨粒粒径。     

准分子激光加工工艺参数优化

本文采用准分子激光加工方法,选择不同的工艺参数对Al2O3 陶瓷材料试件进行加工,通过表面轮廓仪测量表面微观形貌,并计算其表面轮廓高度均方根值Rq.采用二次多项式拟合方法分析激光加工工艺参数对表面形貌的影响,即放大器电压、激光脉冲频率、激光扫描速度等工艺参数对表面轮廓     

抗热疲劳仿生耦合制动毂的激光加工参数

通过正交试验设计,优化了Nd:YAG激光加工参数并进行了现场应用。结果表明,单元体横截面积随脉宽、峰值功率增加而增大,随扫描速度加快逐渐减小,频率和离焦量对单元体尺寸影响不显著;最佳激光加工参数为:峰值功率1.136 kW,脉宽12 ms,频率10 Hz,离焦量5.5 mm,扫描速度0.5 mm/s;经过激光仿生耦合处理的制动毂寿命延长1倍以上。     

基于飞秒激光的光纤微加工工艺研究

光纤作为传输光信号的重要载体,使用时经常需要进行切割。飞秒激光以其热效应小、加工精度高等优势可对多种光纤进行加工。利用飞秒激光对单模石英光纤切割加工的特性及加工工艺,通过对扫描次数、激光功率和焦平面位置等参数进行组合实验,再对光纤切割端面的显微图像进行质量分析,找出飞秒激光切割光纤的最佳工艺参数。研究结果表明,扫描速度0.1mm/s、切割功率0.6 W,先把激光聚焦于光纤中心切割2次后再把焦点位置移动到光纤底部切割2次,可获得良好切面效果。     

激光加工标刻机的光机电系统研究

随着激光技术的快速发展及对加工精度的要求越来越高,激光对材料表面的加工是应用最广泛、光机电一体化程度高、软硬件相结合的现代加工工艺。本研究是搭建一套工作波长为1064nm的半导体泵浦激光加工标刻样机,并根据现代加工工艺特点,完成了旋转标刻和飞行标刻特殊加工系统。系统实现了在非平面材料表面和生产流水线上的加工,达到了工业自动化标准,提高了应用性及工作效率。     

SLM工艺参数对316L不锈钢试件拉伸性能的影响

采用选择性激光熔化成型技术对316L不锈钢粉末进行工艺参数优化实验,以期获得拉伸性能优良的316L成型件。利用单因素实验法和正交试验探究激光功率、扫描速度和扫描间距等工艺参数对316L不锈钢成型试件拉伸性能(抗拉强度和延伸率)的影响,确定最优工艺参数水平组合。研究结果表明:激光功率对316L不锈钢成型件抗拉强度和延伸率均有显著影响,扫描速度和扫描间距的影响次之;在实验条件下,成型件拉伸性能最优工艺参数水平组合为:激光功率220 W、扫描速度960 mm/s、扫描间距0.14 mm。     

选择性激光烧结聚苯乙烯制件尺寸精度影响因素研究

收缩是选择性激光烧结(SLS)聚苯乙烯(PS)成型过程中影响制品精度的重要原因.采用正交试验的方法,研究激光功率、扫描速度、扫描间距、粉底温度各工艺参数对烧结件的尺寸精度的影响规律.结果表明,工艺参数激光功率、扫描间距、扫描速度的调整加大了热交换区对扫描平面内尺寸精度的影响,粉底温度对收缩的影响较小.最优的烧结参数组合为40%的激光功率、0.11mm的扫描间距、2000mm/s的扫描速度、90℃的粉底温度.     

飞秒激光加工K24高温合金的仿真与试验分析

为探究飞秒激光与K24镍基高温合金的作用机理,应用普朗克方程与菲涅尔公式,推导出K24反射率与吸收率随激光脉宽的变化曲线.利用固体力学的线性假设方程,推导出K24高温合金的晶格热容和电子比热.结合简化的一维双温模型,采用有限差分法解析单脉冲飞秒激光与K24高温合金作用过程中电子和晶格的温度变化,基于K24高温合金的蒸发温度推导得出单脉冲飞秒激光作用下合金的理论蚀除深度.用较低频率的激光进行了验证试验.用正交实验分析激光平均功率、焦点进给距离、扫描次数、扫描速度等工艺参数对加工微孔形貌的影响规律.结果表明:扫描速度对加工微孔形貌的影响最大,进给距离次之,而激光能量和扫描次数对微孔形貌的影响较小.研究结果为飞秒激光对高温合金的高质量微孔加工提供了理论和实验基础.     

选区激光熔化成形镍基718合金的工艺及性能

为研究选区激光熔化技术(SLM)的激光工艺参数对Inconel718相对致密度、维氏硬度、显微组织方面的影响,实验采用FORWEDO LM120型激光熔化设备对四项激光工艺参数,扫描速度、激光功率、激光能量密度和扫描策略进行实验研究从而提升工件性能。结果表明:扫描速度、激光功率是影响成形性的主要因素,并获得优化工艺范围:激光功率(285～345 W);扫描速度(950～1 150 mm/s),可获得较少孔隙、裂纹缺陷且相对致密度达98.94%的成形件,拉伸强度和屈服强度均接近于锻造+退火工艺性能。散热特点导致试样组织形貌的差异性,在层积方向上得到定向凝固的柱状晶组织;试样的维氏硬度随着组织细化和致密化而提高。     

等离子体抛光对表面粗糙度的影响

为了得到超光滑表面且无表层损伤的光学元件,引入一种新型的超光滑表面加工技术——等离子体抛光.在新设计的等离子加工实验平台上进行了等离子体加工工艺实验,对氧气流量,放电功率大小,磁场大小几个参数对基片表面粗糙度的影响进行了实验研究,且优化了工艺参数.结果表明增加氧气流量,合理控制功率和磁场强度都会使等离子体抛光基片表面粗糙度减小.当氧气流量为50 sccm,功率为80 W,磁场强度为17 mT时,粗糙度达到最小值0.9 nm.     

宽带送粉激光熔覆ZrO_2/Ni60A复合涂层组织及硬度分析

在304不锈钢外圆表面使用激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数进行优化,制备工艺性能良好的熔覆层.研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响.结果表明：激光功率为1.5 kW时为佳;随扫描速度增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度值较高,且沿熔覆层表面的垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层.     

刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度的影响

刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度具有重要影响。基于ANSYS/LS-DYNA软件研究药型罩刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度的影响。研究结果表明:在刻槽曲率半径相同的情况下,刻槽式MEFP的发散角随刻槽深度增加而增大,速度随刻槽深度的增加先减小后增大再减小;在药型罩顶端刻槽深度相同的情况下,刻槽式MEFP的发散角随刻槽曲率半径增加而增大,速度随曲率半径变化不大。模拟结果与实验结果基本一致。     

陶瓷材料超声铣磨加工的实验研究

对陶瓷材料的超声铣磨加工系统的结构与工作原理进行分析,并采用超声振动实验系统对陶瓷材料进行超声磨削加工正交实验,研究不同工艺参数对超声加工陶瓷材料表面粗糙度的影响。实验表明:与传统机械加工相比,超声加工能够使工件的表面粗糙度值降低;当振幅最大、主轴转速最大、进给速度最小、切深最小时,得到的加工表面粗糙度值最小;加工参数对粗糙度值影响大小依次为:进给速度、主轴转速、振幅和切削深度。     

低碳钢表面激光涂覆WC+Co的工艺研究

本文研究了利用激光作为热源在低碳钢表面涂覆WC+Co的工艺。利用光镜、扫描电镜、能谱成分分析及显微硬度等手段对涂层合金的组织和性能进行了分析。认为在低碳钢表面涂覆硬质合金的涂层组织性能取决于激光涂覆工艺与预涂层的质量。在较低的激光输出功率和较慢的扫描速率下,可以得到WC颗粒弥散分布于γ为基的固溶体上的组织,其硬度可达1400HV.较高的功率条件下,涂层组织是WC全部熔解重新生成的η+γ共晶组织,硬度降至1000HV.较快的扫描下涂覆层合金不易涂覆在基体上。