基于去除熔化物形态分析的铝合金薄板激光切割试验研究

为提高铝合金薄板激光切割质量,对切割去除熔化物进行了收集、观察及测量研究。在Nd:YAG脉冲激光切割模式下,采用不同气熔比0.1898,0.2798,0.3708和0.6519,对0.85mm厚的1000系铝合金薄板进行切割试验。试验通过超景深三维显微镜对收集的去除熔化物形状和尺寸进行观测研究。结果表明,去除熔化物颗粒由球形颗粒和蝌蚪形颗粒两种颗粒组成,其中球形颗粒平均尺寸在71～123μm之间;高气熔比切割去除熔化物主要呈球形,颗粒尺寸较小,切割质量较好;低气熔比下熔化物主要是蝌蚪形,其中呈现的球形颗粒尺寸较大,切割质量较差。试验最终在辅助气压0.6MPa高气熔比0.6519下获得了较高质量的切口。研究结果深化了铝合金激光切割的机理认识,有效提高了铝合金薄板的激光切割质量。     

气熔比法铝合金薄板激光切割试验研究

为提高缝阵天线薄板的激光切割质量,介绍了一种基于气熔比控制的激光精密切割方法。在Nd∶YAG脉冲激光切割系统上,试验研究了气熔比对激光切割0.5 mm厚6063铝合金薄板质量的影响,即气熔比对切口宽度、切口表面质量、重铸层和挂渣的影响。对气熔比分别为2.62,3.06和4.11的3组试件进行检测与观察,发现提高气熔比,可减小重铸层、增大切口表面光滑区、改善激光切割质量。试验获得切口顶部宽度为0.2 mm,底部无挂渣,重铸层厚度为2.03μm,切口表面光滑区比例占切口的40%。结果表明,研究气熔比可深化对激光加工机理的认识,有效地提高铝合金薄板激光切割质量。     

激光熔覆工艺参数对金属成形效率和形状的影响

针对激光熔覆再制造装备零件的快速高效熔覆成形及其控形问题,采用1kW全固态激光器和铁基合金粉末进行了不同激光线能量和送粉量下单道熔覆对比实验,研究了激光功率、激光扫描速度和送粉量等主要工艺参数对熔覆线形状尺寸和金属成形效率的影响.结果表明:熔覆线的宽度是光斑直径、激光功率、激光扫描速度和送粉量的函数,随激光功率增加和激光扫描速度降低,熔宽增加;随送粉量增加熔高增大.成形效率随工艺参数变化具有复杂的变化趋势,随激光线能量增加和送粉量增加,成形效率一般增高.在合适的参数范围内,需要对工艺参数进行优化以获得较高的成形效率.     

TC4表面激光熔覆TiC和TiC-NiCrBSi涂层的微观组织研究

采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备TiC和TiC-NiCrBSi涂层,研究了激光熔覆层的微观组织和硬度。结果表明,在TiC激光熔覆层中,表层(熔覆区)大部分TiC颗粒发生了熔化并以树枝晶形式结晶,底层(稀释区)TiC颗粒向钛合金中溶解并以树枝晶形式沉淀析出。随激光比能的增加,基底钛合金的稀释作用增加,熔覆层的硬度降低。在TiC-NiCrBSi激光熔覆层中,熔覆区中的TiC颗粒向Ni基合金中溶解并以细小的球状颗粒和树枝晶形式沉淀析出,随激光比能的增加,TiC颗粒的溶解程度增加。当TiC颗粒的体积分数超过50%时,TiC颗粒出现偏聚现象。TiC-NiCrBSi激光熔覆层的稀释区是Ni基合金和钛合金的混熔区,呈细小的树枝晶形态。     

激光功率对汽车用巴氏合金涂层组织及性能的影响

为研究激光功率对锡基巴氏合金熔覆层组织和性能的影响，利用800 W、1 000 W、1 200 W激光功率在20钢表面制备锡基巴氏合金熔覆层。利用金相显微镜(OW)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分别对熔覆层的组织形貌、结合区形貌、摩擦学性能进行研究。结果表明，随着激光功率的增大，熔池的温度升高，冷却速率降低，硬质点颗粒SnSb的颗粒粒径随激光功率的升高逐渐增大。当激光功率较低时，SnSb颗粒尺寸较小，分布均匀。随着激光功率的升高，SnSb相尺寸增加，数量减少，降低了熔覆层的硬度和耐磨性。当激光功率为800 W时，熔覆层的显微硬度最大，为35.7 HV,平均摩擦因数为0.257,磨损机制为磨粒磨损和表面疲劳磨损。     

激光参数对旁轴送粉激光熔覆粉末熔化行为的影响

旁轴送粉激光熔覆时粉末到达熔池的热物状态对熔覆层成形精度和质量有着重要意义，针对光粉作用时粉末的不同熔化行为，搭建了旁轴送粉激光熔覆过程红外热成像采集系统和高速摄像过程采集系统，研究了不同激光功率和离焦量下的光粉热交互作用，建立了粉末熔化时出现的三个典型特征阶段并分析了不同激光功率和离焦量对粉末熔化特征阶段持续时间的影响，最终得出粉末热物状态与特征阶段的关系。结果表明：激光功率增大，光粉作用空间中熔化的粉末数量增多，粉末温度不均匀性减小；离焦量增大，液态粉末颗粒数量增大，粉末温度不均匀性横向减小；激光功率越小或离焦量越大，固态粉末升温和熔化所需的时间增大，粉末以固态进入熔池的几率变大。最后，得到了不同激光参数下粉末到达熔池时的热物状态，为实现粉末熔化行为的解析提供了试验依据。     

激光熔覆Ni60A W工艺与组织特征研究

利用2kW的CO2激光在A3钢表面熔覆Ni60A＋W混合粉末，获得外观质量良好的熔覆层。对熔覆层的组织观察和成分分析结果表明：W颗粒米发生溶解和熔化，并且为Ni60A中碳化物的形核和生长提供条件；当W含量较低时，W颗粒在熔覆层中分布均匀；而W的含量较高时，大的W颗粒向熔覆层底部聚集。加入的金属W颗粒的重量含量为10％时，所需比能较小。     

送粉式激光熔覆过程中激光有效能量的描述

为描述激光熔覆层质量与工艺参数之间的相互关系,在研究自动送粉激光熔覆过程能量分配规律的基础上,利用金相法检测的不同工艺条件下单道熔覆层的宏观参数,定量计算了L.C.Lim提出的单位质量熔覆材料的比能和单位时间实际输入的比能两个重要参数,并系统地分析了影响因素。在激光参数恒定的条件下,单位质量熔覆材料的比能随送粉速率的增大而减小;单位时间实际输入的比能随扫描速度的增加而减小。对单位质量熔覆材料的比能随扫描速度的变化出现最小值的现象给出了合理的解释。为进一步研究熔覆层的凝固行为、显微组织与工艺参数的关系奠定了理论基础。     

多道搭接钛合金激光熔覆层组织与耐磨性研究

在钛合金表面进行了激光搭结熔覆WC-12Co涂层的试验,结果表明激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区.在搭接熔覆层出现了较为粗大的组织特征,主要是固溶多种元素的Ti基固溶体;熔化区是熔覆材料与基体钛合金的混熔区,为大小不等的颗粒晶.激光熔覆层的耐磨性比时效处理的钛合金显著提高,磨损机制是剥层磨损和磨粒磨损.     

激光深熔焊接小孔效应的传热性研究

激光焊接由于其焊缝深宽比高、热影响区小以及高的焊接速度而在工业上得到越来越广泛的应用。激光深熔焊接的本质特征就是存在着小孔效应。采用高速摄影的方法清晰、完整地观测了激光深熔焊接GG17玻璃时的小孔，实验研究了离焦量、焊接速度对小孔和熔池形状、尺寸的影响。在分层假设的基础上建立了激光深熔焊接小孔效应的传热模型，并根据观测到的小孔形状和尺寸，用有限元法计算了小孔周围的温度场和流场。实验与模拟计算结果表明，小孔前沿的温度梯度比后沿的大；焊接熔池中的最大对流速度达到了焊接速度的10倍左右；小孔形状和尺寸的实验观测为系统研究激光深熔焊接时的小孔效应提供了一种新的方法。     

晶圆激光切割技术的研究进展

综述了半导体领域晶圆切割技术的发展进程,介绍了刀片切割技术、传统激光切割技术、新型激光切割技术及整形激光切割技术的特点、工作原理和优缺点以及国内外使用晶圆切割技术获得的研究成果及其应用前景.与刀片切割技术相比,激光切割技术具有切割质量好、切割速度快等优点.详细介绍了以进一步改善晶圆切割质量和提高切割速度为目的的几类整形激光切割技术,包括微水导激光切割技术、隐形切割技术、多焦点光束切割、“线聚焦”切割、平顶光束切割和多光束切割等.随着技术的不断完善、切割设备的不断成熟,整形激光切割技术在未来的晶圆切割领域将具有广阔的应用前景.     

激光切割中入射角对切割质量的影响

研究了激光入射角对薄板切割质量的影响 ,结果表明 ,在一定条件下 ,激光束不垂直工件表面时 ,仍可以获得切缝细、挂渣少的切割效果。同时切割头的运动方向在激光束不垂直于被加工表面时 ,对切割质量也有显著影响。给出了在三维激光切割时 ,由于干涉等原因无法保证激光束垂直入射时 ,为得到好的切割质量应采取的措施     

激光在线膏药切片系统

膏药在上膜之后、包装之前必须经过切割加工成一定规格的小片。传统的膏药切片工艺是采用刀片对由步进电机控制的条状、长幅面的膏药进行机械式切割。这样不仅速度低、精度不高而且生产效率低。为保证膏药切片的合格率 ,提高生产效率 ,我们采用先进激光加工技术和控制、计算机技术相结合 ,研制了一种新型切割系统%D%D激光在线膏药切片系统。与传统机械式切割相比 ,该系统具有连续、稳定、精度高、非接触等一系列特点 ,并成功地将生产效率提高了 8倍。本系统是激光切割技术在医用橡胶膏剂领域的又一成功应用 ,具有极强的实用价值和良好应用前景。     

基于高柔性机器人的光纤激光切割系统的研究

光纤激光机器人三维切割系统是集三维六轴联动、高柔性、低成本于一体的智能化光机电产品.该产品主要利用机器人的空间运动优势和光纤激光柔性传输的特点来实现白车身冲压件的三维修边、切孔、分离,从而取代传统的模具加工.重点分析了系统在研发过程中的几项关键技术:控制系统的设计与集成、离线自动编程软件系统的研发、车身覆盖件三维激光切割夹具的设计、机器人激光切割头系统的研制、白车身薄板类金属的光纤激光加工工艺的研究等.该系统的研发成功,将大大缩短样车研制周期,对我国自主品牌汽车业的发展有着重要的战略意义.     

激光切割的研究现状及展望

从提高平面激光切割质量的方法、激光切割表面条纹形成的不同解释二维和三维激光切割的区别三个方面对激光切割的研究现状进行了综述。最后说明了激光研究目前存在的问题及应采取的措施。     

激光束姿态对三维激光切割质量的影响

研究了在三维激光切割过程中,激光束姿态(“切割倾角”和“切割方向”)对切割质量的影响。结果表明,当激光束偏离重力方向达45°时,保证切割质量合格的工艺参量范围将发生变化:三维上坡切割的范围略大于二维切割,而三维下坡切割的范围则明显小于二维切割。指出了在三维切割中,应尽量采用上坡切割方式,在必须采用下坡切割方式的时候应控制其最高切割速度小于二维切割的速度。     

激光切割光辐射与切割质量关系的研究

为了研究激光切割过程光信号与切割质量的关系,搭建了以切割前沿光辐射作为检测参量的实时检测系统,对切割前沿光辐射的时、频域信号进行了试验研究,得到了不同参数下光信号的变化规律。时域分析表明,无缺陷式样对应的标准方差较低;与无缺陷切割相比,过烧缺陷对应的光信号具有较低的强度和较高的标准方差;挂渣缺陷具有较高的强度和标准方差。频域分析表明,低速切割,光信号主频与切缝表面波纹频率一致;高速无缺陷切割无明显主频;挂渣缺陷具有明显的低频波动。结果表明,燃烧循环理论不仅是切割面波纹形成的主要因素,也是光信号主频产生的主要原因。     

激光切割对飞机蒙皮疲劳性能的影响分析

为了探索激光切割对飞机机身蒙皮材料疲劳性能的影响,采用仿真分析法和对比试验法对飞机蒙皮材料的疲劳性能进行了理论分析和实验验证,取得了飞机蒙皮材料有限元疲劳分析数据,以及机械铣削和激光切割的试件的疲劳性能测试的对比数据,同时借助扫描电镜对试件疲劳断口进行了扫描分析。结果表明,经过激光切割后飞机蒙皮材料的疲劳寿命为5.4104左右,机械铣削试件疲劳寿命为2.34105。激光切割对飞机机身蒙皮材料疲劳性能有一定的影响,但通过切缝打磨处理会提高其疲劳寿命。     

空间曲率半径对三维物体激光切割质量的影响

研究了空间曲率半径对管材激光螺旋切割后切割质量指标的影响。当管径不变、螺距增大时 ,随着空间曲率半径的增加 ,切缝宽度、热影响区宽度及切口横截面半垂直度增大 ,切口表面粗糙度减小。热积累和预热效应是造成上述现象的主要原因