激光直接快速成形金属材料及零件的研究进展(下)--国内篇

基于激光熔覆的金属材料直接快速成形技术是目前快速成形领域的研究热点,本文系统介绍了国内外激光熔覆直接快速制造技术成形材料和零件的最新研究进展。研究表明,激光熔覆直接快速成形的金属零件的力学性能与常规加工方法制造出的零件相当,可以满足直接使用要求,具有广阔的发展前景。     

激光直接快速成形金属材料及零件的研究进展(上)--国外篇

基于激光熔覆的金属材料直接快速成形技术是目前快速成形领域的研究热点,本文系统介绍了国内外激光熔覆直接快速制造技术成形材料和零件的最新研究进展。研究表明,激光熔覆直接快速成形的金属零件的力学性能与常规加工方法制造出的零件相当,可以满足直接使用要求,具有广阔的发展前景。     

激光快速柔性制造金属零件基本研究

为激光熔覆快速柔性制造金属零件(LRFM)，研制了一种新型的同轴送粉喷嘴，制造了一些简单形状的NiCrSiB合金零件，研究了这些金属零件的微观组织、成分均匀性、硬度分布和抗拉强度。要提高激光熔覆快速制造零件的精度必须保证制造过程的稳定性，因而对整个制造过程的主要影响因素进行闭环控制。     

Nd:YAG激光熔覆快速制造技术研究

报道了Nd:YAG全固态激光器同轴送粉激光熔覆快速制造金属零件的工艺与机制。主要研究了不同工艺条件下，激光熔覆工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉量大小)对激光熔覆层宽度、高度、表面平整度和成型质量的影响规律。在此基础上，对成型薄壁墙的水平方向倾斜角度在不同功率下做了极限实验并分析了其中原因，找出了最佳的成型参数。最后，将Nd:YAG激光熔覆快速制造所制备零件的质量与CO2激光熔覆所制备的进行了对比，结果表明，采用Nd:YAG激光器制备的金属试样结合强度更高，同时，两者都高于相近成分下常规加工方式所加工试样的相应值，且均表现为韧性断裂。     

激光快速直接制造W/Ni合金太空望远镜准直器

激光直接制造技术(LDM)是基于快速成形和激光熔覆技术而发展起米的直接快速柔性制造先进技术，尤其适用于传统方法难以制造的特种材料或特殊形状金属零件。基于太空望远镜准直器特定的形状和材料要求，运用层叠激光熔覆直接制造方法．研究了W和W/Ni合金的多道熔覆特性、微观组织和激光直接制造过程的稳定性。研究表明，W和W90Ni10多层激光熔覆时后续熔覆层的宽度会越来越窄，最终形成三角形截面；而W60Ni40和W45Ni55合金具有良好的成形效果。采用激光功率2000W，光束直径3mm．扫描速度0．3m／min，送粉速度8g／min的优化工艺参数．直接制造出高度为307mm．直径为191mm，壁厚为3mm，平行度不低于2／1000的圆柱状W60Ni40准直器，未出现裂纹和明显的气孔。结果表明激光直接制造技术可以制造出高质量的传统方法难以制造的特殊材料和形状的金属零件。     

激光直接制造金属零件过程的闭环控制研究

对激光直接制造金属零件过程中熔池温度和熔覆层厚度的变化进行了研究,指出对确定的材料,当激光功率增大到一定值时,熔池内的金属溶液大多已达到了热饱和,温度累积效应并不显著,熔池温度基本保持平稳,而在制造过程中若零件由于工艺不稳定而产生凹凸点,在多次层叠制造后,凹处越凹、凸处越凸,严重影响零件的制造精度。所以通过传感器来直接监测金属零件的熔覆高度,进而通过控制送粉量来保证制造过程中熔覆高度的稳定性比起温度控制来更具有实际意义。提出了熔覆高度的检测方案,并对送粉量的闭环控制系统进行了研究,对送粉量的时间延迟提出了相应的对策。结果表明对熔覆层高度的检测和对送粉量的调节能够提高激光直接制造过程的稳定性和制造精度。     

激光直接烧结成形金属零件的试验研究

激光直接烧结成形技术是在激光熔覆技术和快速原型及制造技术的基础上发展起来的一项先进的制造技术,其发展趋势是直接制造金属零件.本文采用Ni基和Co基合金粉末进行了激光烧结实验,利用激光烧结直接成形工艺进行了单道烧结试验,研究了不同工艺参数对成形性和表面质量的影响规律,同时使用SEM分析了单道涂覆层的组织特征,并得出获得致密组织较为理想的激光烧结工艺参数.     

激光熔覆金属粉末直接制造砂型铸造模具的探讨

探讨了激光熔覆金属粉末快速原型技术直接制造砂型铸造用金属模具的问题.介绍了这种技术的工作原理及其特点;通过分析砂型铸造用金属模具的结构和工况特征,论证了激光熔覆金属粉末快速原型技术适用于这种模具的制造,能降低模具制造成本、缩短工期;提出了在应用中进一步轻量化、低耗化的对策.最后预计,随着各种相关技术的发展及其综合、集成度的提高,激光熔覆金属粉末制造铸造模具的轻量化、低耗化将逐步实现.     

激光表面处理和快速制造技术的新进展

主要介绍激光表面处理和快速制造技术领域的一些新进展，其中激光表面处理主要包括激光熔覆、清洗和抛光技术。在一系列用于直接制造金属零部件的工艺中主要采用选择性激光熔化(又称快速成型制造)技术。     

激光熔覆研究现状与发展趋势

通过对国内外对激光熔覆技术研究现状,概括了国内外激光熔覆在熔覆特性、不同材料与基体组合的激光熔覆工艺及参数、激光熔覆层的微观组织结构和金相分析、熔覆层缺陷以及激光熔覆基础理论,激光熔覆专用材料研制、激光熔覆过程裂纹形成与消除机制、激光熔覆过程关键因素的检测与控制、激光熔覆送粉器和喷嘴、激光熔覆制备新材料、激光熔覆快速成形与制造技术等领域的研究现状.分析指出激光熔覆过程是一个多源耦合复杂信息作用下的加工过程,激光熔覆加工过程稳定性、多源耦合复杂信息的作用规律及决策机制、多源耦合复杂信息的获取处理、融合能力及小确定信息处理和激光熔覆多源耦合复杂信息优化控制以及激光熔覆加工质量的定量控制是今后的主要发展方向.     

激光熔覆制备梯度功能涂层的研究现状

介绍了激光熔覆技术的特点及其在材料表面改性中的应用概况,回顾了利用激光熔覆技术制备梯度功能涂层的国内外研究现状。经分析认为,外加强化相与基材热物性差别大是导致涂层开裂失效的主要因素。利用原位合成和基于快速原型的激光直接制造技术制备梯度功能表层或构件是将来的发展方向。     

基于CCD激光熔覆成形过程在线监测与控制

激光熔覆快速成形过程中,熔覆层高度是由激光参数,加工工艺,粉末材料等多种因素共同决定。基于CCD实现了对成形过程的实时监测,并通过基于VC++开发的图像处理软件,有效的提取激光熔池中心到激光头之间的高度信息来控制熔覆堆积过程,从而确保了熔覆过程的顺利进行,提高了成形件的加工质量,为激光熔覆快速成形制造技术的在线监测提供了新的手段。     

激光制造的短流程优势

通过对激光切割取代冲孔和修边模具,车身总装过程中激光焊接取代电阻点焊,以及车身不同部位不同厚度覆盖件的激光焊接的研究,展示了激光制造技术在汽车制造领域中的优势.介绍了激光宽带熔覆技术,与传统粉末冶金烧结工艺相对比,该激光制造短流程工艺不仅能够提高生产率、缩短制造工艺流程,而且能够降低成本、节约能源.     

玻璃基板上激光微细熔覆直写电阻技术的研究

介绍了玻璃基板上激光微细熔覆柔性直写电阻的基本原理及其工艺．系统地研究了各工艺参数的变化对电阻阻值的影响规律。通过热作用、激光与物质的相互作用原理理论分析了电阻膜的形成以及组织、结构、性能间的关系．确立了制备电阻的最佳工艺参数和获得高精度、小误差电阻阻值测试的最佳方法。结果表明．采用该技术可以在无掩膜下通过调节电阻的形状、大小、体积以及激光加工参数．一步完成所需高精度、高质量、高性能电阻元件的制备和修复．不需要电阻的微调，工艺简单、灵活、速度快、成本低．具有广阔的应用前景。     

激光熔覆立铣刀的制造研究

采用同步送粉激光熔覆方法，在45#钢立铣刀坯材的刃带部位，熔覆一层钴基自熔合金作为立铣刀的加工刃。研究了激光熔覆工艺参数对激光熔覆层形状和开裂的影响，结果表明，熔层宽度的关键因素是激光的有效光斑尺寸，它是由激光功率密度与熔覆速度决定的；熔层高度的关键因素是粉末的线送粉速率，它是由送粉器的送粉速率与熔覆速度的比值决定的；提高激光功率可显著降低熔层开裂倾向。同时，薄的熔层形状可以降低熔层开裂的倾向。进行了激光熔覆立铣刀工装设备．和工艺研究；采用优化工艺，在45#钢铣刀坯材上熔覆成功无裂纹，成型良好、硬度分布满足使用要求的功能层；通过了国标GB／T122．4．3-90规定的立铣刀切削性能试验。以激光熔覆新工艺完成了立铣刀的制造。     

钛合金激光表面改性技术研究现状

钛合金密度小,比强度高,具有良好的耐蚀性、疲劳抗力,广泛应用于航空航天、国防、汽车、医疗等领域.然而,钛合金摩擦系数高、对粘着磨损和微动磨损非常敏感、耐磨性差及高温抗氧化性差等缺点,制约了它的应用.表面改性技术,尤其是激光表面改性技术为这一问题的解决提供了一条有效的途径,综述了国内外钛合金激光表面改性技术的研究现状,主要介绍了激光熔覆、激光合金化和激光熔凝技术及其在钛合金表面改性中的应用,并对其存在的主要问题及当前的研究热点:激光表面改性工艺参量优化、激光改性过程中裂纹产生机理及裂纹控制、复合激光表面改性技术、纳米改性层、功能梯度改性层、激光原位合成、激光熔覆非晶涂层、超短脉冲激光表面改性以及激光改性过程的数值模拟等进行了讨论.