SLM激光快速成型金属零件的组织及力学性能分析

为了对SLM快速成型不锈钢零件的组织及力学性能进行分析与研究,用SLM制备了拉伸试样进行拉伸试验,对其断口进行电镜扫描,分析其断裂特点;利用SLM设备制备了金属立体,进行显微硬度的测试、金相组织分析。实验结果表明:SLM快速成型金属件具有良好的拉伸性能、拉伸试样为韧性断裂;零件内部具有良好的致密性、晶粒细小,显微硬度高于一般奥氏体不锈钢;内部组织结构均匀,具有定向凝固特征;成型件物相主要以奥氏体存在。SLM成型金属件具有良好的组织特性及力学性能,能够满足实际使用的要求。     

基于数字化3D技术的股骨假体再设计与激光选区熔化制造

研究了基于数字化3D技术的全膝置换股骨假体再设计并通过激光选区熔化(SLM)技术直接制造了股骨假体,以满足医学上对全膝置换股骨假体的高适配性要求。对一名患者的全膝关节CT连续断层图像提取股骨3D模型,根据骨科医生手术规划进行了数字化3D解剖与测量,并据此对目前商业化的假体进行了重新设计。然后,利用SLM技术直接制造了再设计完成的3D股骨假体模型,并讨论了制造工艺参数、机械性能、空间优化摆放位置以及成型精度等关键技术。实验结果显示:依据患者股骨远端解剖参数可完成股骨假体的3D模型再设计并可利用SLM技术直接制造出股骨假体,单个股骨假体成型时间为5.2h,成型精度标准偏差为0.030mm,成型致密度达到99.02%;热处理后成型性能优于美国实验材料学会(ASTM)F75的铸造标准。得到的结果表明该项技术可以快速制造完成患者所需要的股骨假体,且成型性能优良。     

SLM激光快速成型设备的设计与开发

选择性激光熔化(SLM)技术是目前较先进的激光快速成型技术,而高精度的SLM设备是进行SLM快速成型研究的基础.由于进口设备价格昂贵,所以自主开发了一套SLM设备.论述了该设备的设计和制造要求、总体结构和工作原理及主要组成部分的性能特点和功能.给出了加工实例.该设备具有成本较低、运行平稳、加工精度高等特点,为同类设备的研发提供了借鉴.     

激光3D打印件残余应力超声无损检测

为了研究选区激光熔化(SLM)技术在不同扫描策略下成型件的残余应力,采用临界折射纵波法检测应力。结合静载拉伸实验,标定SLM成型件的声弹性系数。结果表明,当拉应力小于临界应力时,随着拉伸应力的增加,临界折射纵波在SLM成型件中的传播时差以线性规律增加,不同扫描策略制造的SLM金属成型件标定的声弹性系数不同。结合SLM金属成型件应力应变特性揭示临界折射纵波声弹曲线的变化规律。通过小孔法验证了本次实验的可靠性,结果表明,L_(CR)波法检测残余应力是可靠的。相比于小孔法,L_(CR)波法有着无损、快速等优点。     

基于激光选区熔化的功能零件结构设计优化及制造关键技术研究

为优化现有的门把手功能零件,采用了受力分析及拓扑优化的方法,设计出符合零件内部力场分布特点的功能件,通过激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)获得打印成型件,并经过尺寸精度、力学性能及质量等方面的测试,获得减重52.5%轻量化效果,力学性能达到传统铸锻件及尺寸精度符合需求的优化设计成品。SLM加工获得的功能件应用于密封舱门,在真空度-30 k Pa、氧含量浓度10 ppm条件下测试,模拟分析变形位移6.9μm。证明基于激光选区熔化技术进行优化设计能使得优化功能零件过程中拥有极高的自由度,故基于激光选熔化技术,采用拓扑与布局优化、结构类型优化等结构优化设计方法,达到减轻产品重量并改善性能等目标的思路是可行的。     

工艺参数对SLM激光快速成型件表面粗糙度的影响

主要研究SLM激光快速成型过程中各工艺参数对成型件表面粗糙度的影响.影响成型件表面粗糙度的工艺参数主要有激光功率、扫描速度、搭接率、切片层厚和倾斜角度.采用正交实验方法,研究激光功率、扫描速度、搭接率三个工艺参数对快速成型件水平面表面粗糙度的影响规律、倾斜角度对斜面表面粗糙度的影响以及切片层厚对零件的垂直面的表面粗糙度影响.实验结果表明:搭接率是影响水平面表面粗糙度的最主要的因素,当其它参数相同,搭接率为30%时,表面粗糙度值最小;倾斜角度越大,表面粗糙度值越小;切片层厚越小,表面粗糙度值越小.     

航天六院成立激光增材制造技术中心

<正>为将复杂的三维制造转化为二维制造的叠加,消除零件的空间复杂程度,解决航天液体发动机精密、复杂功能结构件的成形难题,近日,中国航天科技集团公司六院7103厂成立了激光增材制造技术(3D打印技术)中心。目前,该厂与华中科技大学联合申请的"激光快速成型技术在航天发动机成型中的推广应用"已通过审批,后续将开展各种新型号发动机普遍采用的钛合金、高温合金和高强不锈钢3种材料成型技术研究。据悉,该厂从华中科技大学定制开发的具备国内一流水平的SLM(激光     

激光选区快速成型件后处理工艺的试验研究

快速成型技术就是直接根据CAD模型,快速生产样件或零件的成组技术总称[1],它是先进制造技术的重要组成部分.本文主要介绍了激光选区粉末烧结(SLS)技术的原理,并结合工业生产,研究了SLS快速成型件的后处理工艺,为激光选区粉末烧结快速成型技术的进一步应用打下了良好的基础.     

可摘除局部义齿支架的选择性激光熔化制造技术

针对传统制造方法在钛及钛合金可摘除局部义齿支架制造中的不足,研究了采用选择性激光熔化激光快速成型技术制造义齿支架的方法。利用自主开发的激光扫描显微(SLM)激光快速成型设备和软件控制系统,在大量工艺试验的基础上,优化最佳工艺参数,制造了钛合金可摘除局部义齿支架。结果表明,SLM激光快速成型技术完全可以满足钛及钛合金支架的制造要求。     

激光增材制造成形316L不锈钢的研究进展

激光增材制造技术具有快速成形复杂形状零件的优势,近年来得到广泛关注。介绍了定向能量沉积和选区激光熔化2种激光增材制造技术,从常见缺陷、组织及织构、力学性能等方面综述了激光增材制造成形316L不锈钢的研究进展,分析了当前激光增材制造成形316L不锈钢存在的问题,并对其发展前景进行了展望。     

Precision laser adjustment using CW diode laser

Precision adjustment has many applications in various fields, particularly in laser generation systems and precision engineering. In this paper, a laser forming method for the precise adjustment of a rod with a diameter of several millimeters is investigated. Experiments on precision laser adjustment are carried out using a fiber-coupled passively cooled CW diode laser. The effect of important parameters is investigated in detail. Parametric studies are carried out to determine suitable processing windows at which a small and stable laser-adjusting angle is obtained. A coupled thermomechanical model established using the finite element method is validated and applied to predict the deformation of the rod and better understand the mechanism of precision laser adjustment. A simple closed-form expression for the precision laser-adjusting angle is proposed. An application on precision laser adjustment is presented.     

基于五束光的三维多普勒测振仪设计

为了实现物体的三维振动分析测量,设计了一种基于五束激光的多普勒振动测量系统.该系统将五束激光汇聚到一个焦点,并照射到被反射膜覆盖的被测物体表面,经过反射后,散射光被光电二极管接收,并进入高精度信号处理系统,分别得到五路振动信息,通过计算机处理后,可以分别解析得到包括频率和振幅的三维振动信息.实验结果表明,该系统有望被应用于高精度的无接触振动测量.     

点激光测头激光束方向标定

为了使点激光测头能在任意方向上实现测量功能,提出一种逆向工程中标定激光束方向的方法,设计了一种标定面方向可调的标定块配合标定。标定过程中,让激光测头在标定面上分别沿X、Y、Z3个轴方向做等间距运动,根据进给步长与激光束长度变化量之间的关系确定激光束的方向。以三坐标测量机为平台,给出了以任意方向安置点激光测头时,测量值从传感器坐标系到基准坐标系的转换过程,并对标定算法及整个标定过程进行了详细描述。最后,通过与接触式测量进行对比实验,验证标定后点激光测头的测量效果。实验结果表明,用该方法标定的点激光测头在3σ范围内沿任意方向的测量误差为(0.0452±0.0168)mm,满足逆向工程的测量要求。     

激光切割机中激光喷嘴设计研究

激光切割技术因其独特的优势,在现代制造领域占有越来越重要的地位。本文主要采用空气动力学原理对喷嘴内部进行了气流特性分析,提出了拉法尔喷嘴的设计方法,对于今后激光切割机中激光喷嘴设计具有一定指导作用。     

基于光纤激光器的相干多普勒激光雷达

介绍了一种基于掺铒光纤激光器的相干测速激光雷达,该雷达具有成本低、可靠性高和结构新颖的特点。雷达系统的光路完全采用通信用光纤器件构成,单模光纤耦合器用作分光器和混频器,偏振无关的光纤环形器用作光学天线收发开关,所有光路器件采用单模光纤连接。雷达系统采用频谱分析法进行鉴频获取中频信号的中心频率。研制了原理样机并进行测速试验,系统可以探测的最小速度小于0.4 mm/s,测速精度优于0.1%,输出非线性度小于70×10~(-6)。     

Short pulse laser train for laser plasma interaction experiments

A multiframe, high-time resolution pump-probe diagnostic consisting of a consecutive train of ultrashort laser pulses (approximately ps) has been developed for use with a chirped pulse amplification (CPA) system. A system of high quality windows is used to create a series of 1054 nm picosecond-laser pulses which are injected into the CPA system before the pulse stretcher and amplifiers. By adding or removing windows in the pulse train forming optics, the number of pulses can be varied. By varying the distance and thickness of the respective optical elements, the time in between the pulses, i.e., the time in between frames, can be set. In our example application, the CPA pulse train is converted to 527 nm using a KDP crystal and focused into a preformed plasma and the reflected laser light due to stimulated Raman scattering is measured. Each pulse samples different plasma conditions as the plasma evolves in time, producing more data on each laser shot than with a single short pulse probe. This novel technique could potentially be implemented to obtain multiple high-time resolution measurements of the dynamics of physical processes over hundreds of picoseconds or even nanoseconds with picosecond resolution on a single shot.     

Development of laser scanning microscopy using a near ultraviolet laser

We have developed a legitimate fluorescence con-focal scanning microscope (CLSM) using a near ultraviolet (UV) laser. This system has almost no chromatic aberration from the near UV region to the visible region (350–600 nm), and the objectives are designed as water-immersion type. Therefore this system provides the high-quality fluorescence image excited by the near UV laser, and high-quality image of deep points in a sample.     

Novel two-frequency laser

The optics of a novel two-frequency laser is presented in this paper. The key components are a laser and a modulation unit consisting of acousto-optical modulators and Wollaston prisms. Different laser types can be used, covering a large wavelength range. The frequency difference is tunable. Use of the Wollaston prisms results in an efficient, compact, and stable unit with one optical axis. Its components are easy to align.     

准基模纯风冷激光二极管泵浦Nd∶YAG激光器

介绍一种纯风冷激光二极管泵浦的脉冲Nd∶YAG激光器,单脉冲能量250mJ,重复频率25Hz,脉冲宽度7ns,光光转换效率13.6%。激光器输出为准基模,垂直和水平方向的M2值测量结果分别为2.81和4.09。同样结构下将风冷系统换成风冷水冷结合方式,激光器脉冲能量345mJ,重复频率提高到50Hz,光光转换效率上升为15.2%。两种形式的激光器连续工作时间5min,并进行了高温+55℃和低温-25℃的环境试验。