飞秒激光烧蚀石英玻璃微槽截面形状仿真

基于透明电介质的烧蚀率计算模型,建立了飞秒激光烧蚀石英玻璃的微槽截面形状仿真模型,并通过烧蚀实验验证了模型的可靠性。利用所建模型分析了光斑半径、脉冲能量和扫描速度等参数对微槽截面形状的影响规律。研究表明,减小光斑半径、提高脉冲能量或降低扫描速度均可以提高微槽的槽深和侧壁角;微槽的槽宽随脉冲能量的提高或扫描速度的降低而增大,但随光斑半径的增大,其呈现先增大后减小的规律,在脉冲能量为4 J、扫描速度为0.2 mm/s的条件下,槽宽在光斑半径为13 m时达到最大值8.13 m。     

塑料模具激光精密修复技术的研究

脉冲Nd:YAG激光熔覆技术是精密修复塑料模具最有效的方法之一，激光器的电压、电流、脉冲宽度、脉冲频率与激光的扫描速度、光斑直径等工艺参数直接影响着熔覆的质量。为了综合考虑各工艺参数的影响和简化工艺调整过程，提出了重叠率的观念，建立了重叠率的计算方程。分别采用预置熔覆法和手动送丝法在低碳钢基体上熔覆Ni基合金，获得了最佳工艺参数：单脉冲能量为6.7 J，重叠率为97.4%。利用扫描电子显微镜观察了手动送丝熔覆层存在的冶金缺陷，对其产生的原因进行了初步探讨。     

激光扫描速度对铬碳合金层组织和性能的影响

为了提高低质金属材料表面性能,同45钢作基体,在它的表面上涂敷一定比例的铬和碳的粉末,用功率为0.5～2kW的连续可调的CO_2激光辐照,对一次单向扫描条件是:激光功率为1.5kW,光斑直径为3mm,用不同的扫描速度(2mm/s—20mm/s)处理,处理后的合金层,经测试分析表明:     

冲击工艺对铝合金激光熔覆的影响

通过有效控制Nd:YAG 脉冲式激光器电流、脉冲宽度、频率、光斑直径、扫描速度、离焦量等有关工艺参数，对模拟腐蚀损伤的铝合金试样表面激光熔覆Al-Y(1.4%)合金，并对其中的一组试样进行机械冲击，充分时效后进行疲劳实验、疲劳断口分析及金相分析。研究结果表明，熔覆后机械冲击试样的疲劳寿命远远高于只熔覆不冲击试样的疲劳寿命，疲劳断口有明显的疲劳条带，熔覆层和基体结合得非常紧密，熔覆层内没有大的气孔和裂纹缺陷。     

5083铝合金阳极氧化膜激光清洗工艺研究

采用纳秒脉冲光纤激光器对5083铝合金阳极氧化膜进行清洗，对清洗试样的表面形貌、表面粗糙度、元素组成和含量、清洗率及清洗机制等进行分析。研究表明，脉冲频率影响扫描振镜方向的光斑搭接率，激光行进速度影响清洗方向的光斑搭接率，在过高的激光能量下清除氧化膜时会造成基体二次氧化。工艺参数对表面粗糙度的影响规律不同，表面粗糙度随单脉冲能量的增加先增大后减小，随脉冲频率的增加出现两次先减小后增大，随激光行进速度的增加先增大后减小再增大。当单脉冲能量为100 mJ、脉冲频率为9.67 kHz、扫描振镜速度为4000 mm/s、激光行进速度为6.5 mm/s时，5.27μm厚的氧化膜几乎被清洗干净，表面粗糙度为Sa=0.608μm，优于机械打磨表面粗糙度（1.18μm），清洗率达97.14%，与参数优化前相比清洗率提升了2.43%。激光清除5083铝合金氧化膜的机制为热烧蚀、弹性振动剥离和孔洞爆破。     

304不锈钢板料激光热应力成形试验研究

通过改变激光功率、扫描速度、光斑直径、扫描次数及板料宽度对2 mm厚度的AISI304不锈钢板料进行激光热应力弯曲试验, 分析了各工艺参数对弯曲角度的影响规律, 对工件表面烧蚀情况进行评价, 并对板料金相组织进行观察分析。试验结果表明: 在试验参数范围内激光扫描次数、光斑直径、扫描速度和板料宽度对弯曲角度呈近似线性规律, 而激光功率对弯曲角度的影响不呈线性规律; 较大的面能量密度产生较大的弯曲角度。可通过工艺参数的合理组合在保证板料表面质量的前提下采用较大的面能量密度进行扫描以提高弯曲变形的效率。以上研究为精确控制板料激光弯曲成形奠定基础。     

电子束控制放电CO_2激光器用于半导体诱导掺杂的研究

电子束控制放电CO_2激光器的脉冲能量是～50J,光斑直径为～φ60mm,聚焦后光斑直径为～φ20mm,用该激光器在硅中诱导掺入杂质锑和铝,得到了浅突变p-n结。结的大小为直径φ10～15mm,最大为φ20mm,结深为0.2～0.7μm,并具有～500mV的光生电压。     

光纤传输脉冲固体激光切割机系统

介绍了光纤传输脉冲固体激光切割机系统的设计原理及工作特点,主要是优化设计光纤传输系统,使光纤输出后的激光束聚焦光斑直径尽量小;满足激光切割所需功率密度要求。系统使用双灯单棒的聚光腔,光纤输出后的功率达到400W,最小光斑直径小于0.25mm,可满足1~4mm内的碳钢、不锈钢等金属材料的切割要求。该系统可配合数控工作台、...     

单镜片二维扫描在地标激光中的运用

阐述了一种由单镜片完成二维扫描的方法,其特别适合于巨大光斑的低速扫描.在绿激光地标机中,可由两套曲柄摇杆机构协作让镜片在两个维度做摆动实现单镜片二维扫描,光斑直径可达φ40 mm,摆幅振幅可以大于±45°,利用双曲柄摇杆机构的特性,激光地标机向天空扫描时,会获得不确定方位渐快渐慢的扫描速度变化.     

自动流量平衡阀过流曲线激光切割工艺

采用Nd:YAG激光器切割自动流量平衡阀过流曲线,以切缝宽度、切口表面粗糙度和熔渣量作为衡量指标,研究输出电流、扫描速度、焦点位置、辅助气体种类和压力对自动流量平衡阀过流曲线切割质量的影响。获得了较为理想的切割工艺参数:输出电流为175 A,脉冲宽度为0.3 ms,脉冲频率为70 Hz,扫描速度为40 mm/s,氧气压力为1.0 MPa,离焦量为0。采用该工艺参数,切割出了高质量的过流曲线。     

光纤激光直接快速成型3l6L不锈钢精密零件研究

为了研究光纤激光在选区激光熔化直接成型316L不锈钢精密零件中的应用,采用扩束镜及f-θ透镜,将光纤激光在成型系统工作面上聚集成30μm~50μm左右的细微聚焦光束;通过分析离焦量、扫描速度、激光功率、扫描路径对比成型实验,获得了激光光斑直径、扫描速度、激光功率等工艺参量及扫描路径对成型精度的影响关系。结果表明,通过优化工艺参量及扫描路径,可成功成型壁厚达0.1mm的316L不锈钢精密零件。     

准分子激光直写二维图形加工

为了探索准分子激光脉冲直写加工的参数和工艺,建立准分子激光微加工系统和材料加工工艺,对二维加工过程中激光刻蚀效果与扫描速度和激光参数之间的关系进行了理论推导,分析表明最大扫描速度受激光光斑尺寸和重复频率的约束.以玻璃为实验靶材,在2.7×1mm2 范围内进行了二维图形刻蚀实验研究.结果显示,刻蚀对材料周围的热影响很小,刻蚀图形清洁而且清晰,通过控制扫描速度可以获得均匀的二维图形.     

激光快速成形工艺参数对沉积层的影响

引入回归正交设计(ORD)方法,利用逐步回归模型得到了激光快速成形(LRF)工艺参数以及它们之间的交互作用对沉积层尺寸影响显著的因素。其中,对沉积层高度影响显著的因素是送粉率和扫描速度,对单道沉积宽度影响显著的因素是光斑直径、扫描速度、激光功率与光斑直径的交互作用。同时也得到了主要影响因素与沉积层尺寸的定量关系,并验证了其准确性。     

基于热烧蚀效应的激光清洗仿真模型研究(特邀)

为研究在基于热烧蚀效应的激光清洗中激光参数对清洗效果的影响,根据热烧蚀效应原理、傅里叶热传导方程以及能量守恒定理,使用有限元分析软件建立了热烧蚀动态能量守恒的二维激光清洗仿真模型。在该模型中使用了虚拟第三类边界条件,将薄层-基底系统中的激光烧蚀热功率密度与被烧蚀污渍层边界的法向移动速度进行关联,实现了污渍层烧蚀潜热消耗量与激光烧蚀能量之间的动态能量守恒,明确了质量损失与能量消耗的数学关系,使所建立的模型更加理论自恰和精确可靠。利用该模型理论分析了光斑吸收功率、光斑直径、扫描速度以及扫描能量密度对清洗效果的影响,结果表明：污渍平均残留厚度随光斑吸收功率和扫描能量密度增大而减小,且减小的速率会逐渐变慢,当激光功率过大时,基材会出现损伤;污渍平均残留厚度随光斑直径和扫描速度的增大而变大,但减小光斑直径和扫描速度会降低清洗效率。提出了根据污渍层物性参数与扫描能量密度的对应关系优化激光参数的方法,并对非平整表面污渍层进行了多次不间断扫描的仿真分析,得到了清洗效果随扫描次数的变化规律。该研究结果对激光清洗设备的方案设计、优化改进和使用选型具有一定的指导意义。     

LY12CZ激光熔覆的疲劳性能

通过有效控制固体YAG脉冲式激光器的电流、脉冲宽度、频率、光斑直径、扫描速度等有关工艺参数,模拟飞机腐蚀损伤的铝合金试样表面激光熔覆Al-Y(Y的质量分数为4%)合金,Al-Si(Si的质量分数为12%)合金,充分时效后进行疲劳实验、疲劳断口分析和金相分析。结果表明,熔覆Al-Y合金试样的安全寿命达到熔覆Al-Si合金试样寿命的339%,熔覆层和基体结合得比较紧密,熔覆层气孔、夹杂等缺陷较少,疲劳断口裂纹扩展区存在疲劳条带和疲劳台阶,熔覆Al-Si合金试样的熔覆层气孔缺陷较多,没有呈现低周疲劳的特征。     

皮秒激光抛光KDP晶体的工艺研究

为了改变KDP晶体精密加工难和效率低的状态,采用皮秒超快激光抛光KDP晶体的新方法,系统地研究了激光波长、单脉冲能量密度、激光束入射角、光斑搭接率、扫描方式以及激光焦深等因素对激光抛光KDP晶体质量的影响规律,并对激光与KDP晶体的相互作用机理进行了分析。结果表明,在皮秒激光波长λ=355nm、聚焦镜焦距f=56mm、激光束入射角α=84°、激光重复频率F=800kHz、脉冲能量密度Q=2.4J/cm2、光斑搭接率O=60%、45°多方向交叉扫描以及加工次数T=10次的优化参量条件下,KDP晶体表面粗糙度均方根值可达到76nm。这一结果使激光抛光技术的研究得到了进一步补充。     

激光熔覆工艺对TA1熔覆层微观组织和耐蚀性能影响

采用扫描电子显微镜(SEM)和强酸性溶液腐蚀试验,研究了激光熔覆工艺参数对TA1钛板表面凹坑激光熔覆层的微观组织及耐蚀性能影响。结果表明,激光功率过高或过低、扫描速度太慢或者太快,都有可能致使激光修复层微气孔、微裂纹等缺陷增加;激光功率越高,扫描速度越慢,熔覆层腐蚀越严重,与基材区的外观形貌差异越大;综合考量激光熔覆修复层的微观组织质量和耐蚀性能,采用激光功率1 800 W,扫描速度10 mm/s,光斑直径3 mm,送粉器转速2.5 r/min制备的TA1修复层组织和耐蚀性能较好。     

脉冲激光除锈工艺研究

采用波长为1.06μm的脉冲激光进行了除锈工艺研究。主要研究了激光扫描速度、脉冲重复频率、扫描方式、离焦量、扫描线间距等工艺参数对于锈层清除率的影响,最后获得了优化的工艺参数,并采用该参数除锈的样品与砂纸打磨样品进行了抗腐蚀性能和拉伸力学性能对比。研究结果表明:过高的扫描速度和脉冲重复频率,无法清除锈层;而过低的扫描速度和脉冲重复频率,虽然能够很好的除去样品的锈层,但是会对除锈后的表面造成二次氧化。离焦量和扫描线间距会影响相邻脉冲光斑的重叠程度,这两个参数也应该选择合适的组合,过大的重叠会引起二次氧化。采用慢、快扫描速度和低、高脉冲重复频率交替、多次扫描以及每次扫描旋转一定角度的方式更有利于去除船用钢板上的深厚的锈蚀。激光除锈后的船用钢材的抗腐蚀性能是用砂纸打磨的样品的2~3倍。     

类核灰激光玻璃固化研究

模拟试验研究了激光玻璃化固化类核灰材料硼硅酸盐粉末.结果表明,激光玻璃化与激光功率、扫描速度及光斑直径密切相关,玻璃化的量的变化可用激光功率密度和扫速度两个参数定量描述.如激光功率密度F为25.48 W/mm2,扫描速度Vs为8 mm/s时,单位时间内激光玻璃体的体积达532.0 mm3/s.采用预置粉方式激光玻璃化,激光辐照区有玻璃体、过渡区、烧结体、原始粉末区四部分组成,其中玻璃体中的元素Na、B、Si、O均匀分布,不存在结晶体相.(PE23)     

镍基合金激光熔覆层组织特征研究

利用同步送粉法在Q235低碳钢表面激光熔覆了镍基合金涂层.用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度计对熔覆层的微观组织、物相组成、成分分布及显微硬度进行了测定与分析.结果表明:在激光功率3kW,扫描速度300mm/min,光斑直径3mm等工艺条件下的激光熔覆质量良好,无气孔、裂纹等缺陷,且与基材呈良好的冶金结合;熔覆...