激光冲击消除焊接残余应力

对现有焊接残余应力的理论进行分析,讨论激光冲击处理消除焊接残余应力的可行性,认为短脉冲高峰值功率密度的激光冲击焊接接头产生的等离子体冲击波,可使焊接接头表面产生塑性应变,能有效消除焊接残余拉应力。文章设计了激光冲击强化12Cr2Ni4A钢焊接接头试验,通过选择不同焊接材料和焊接方式,设计了4种焊接状态,分别进行激光冲击强化。试验结果表明,激光冲击强化均能消除氩弧焊和等离子焊等焊接方式的焊接残余拉应力,改善焊接接头表面的力学分布,在选用NAK80焊材和等离子体焊方式时,形成的残余压应力幅值高达884MPa,极大提升了焊接接头的力学性能。     

基于空气中冲击波信号能量的激光冲击强化在线检测方法

目的 为克服激光冲击强化现有离线检测方法的缺点,提出了一种基于空气中冲击波信号能量的激光冲击强化在线检测方法。方法 利用波长为1064 nm、脉宽为14 ns、单脉冲能量为5~7 J的Nd:YAG激光器对经过振动时效处理的TC16钛合金试件进行激光冲击强化处理。用自主研制的信号放大器对空气中的冲击波信号进行一级放大后,再经前置放大器、数据采集卡传输到计算机控制系统,从而实现对空气中冲击波信号的采样、存储、滤波和数据分析,并从中提取冲击波信号能量。用X-350A型X射线应力测定仪测量TC16钛合金试件经激光冲击强化处理后的表面残余应力。最后对所得实验数据进行多项式拟合,以获得材料表面残余压应力与冲击波信号能量之间的经验公式。结果 经激光冲击强化处理后,材料表面形成了一定大小的残余压应力。随着激光能量的增加,材料表面残余压应力及冲击波信号能量均增加,且二者的增加趋势一致。结论 在激光冲击强化过程中,对空气中传播的冲击波信号进行采集和提取其信号能量,可以预测试件经激光冲击强化处理后的残余应力,能够准确判断激光冲击强化质量,从而实现工业过程的在线检测。     

铝合金激光冲击强化技术的研究

对激光冲击诱导的应力波峰值压力进行了理论估算，提出了激光参数的选择原则。对铝合金２０２４Ｔ６２进行的激光冲击试验的结果表明，经冲击试件的疲劳寿命获得了很大程度的提高。最后对激光冲击强化的机理进行了初步分析。     

钛合金激光冲击强化技术的研究与应用

激光冲击强化是一种新型表面强化技术,能够在材料表层产生残余压应力,提高结构件的疲劳强度、表面硬度,延长其疲劳寿命,在钛合金结构件中应用前景广阔。介绍了激光冲击强化的基本原理和特点,并结合国外研究现状,着重分析了我国钛合金激光冲击强化技术在工艺基础研究以及提高疲劳强度、改善焊缝应力状态、表面纳米化、强化孔结构、修复及再制造受损件等方面的研究现状,并指出了该技术在钛合金工程化应用方面需解决的关键问题。     

航空铝合金材料的两种表面激光冲击加工技术的比较

简要介绍了航空金属材料的激光冲击强化技术和激光冲击成形技术,并从工艺参数、力学效应以及应用效能等方面进行了比较。铝合金材料经过激光加工处理后,能显著增加航空器关键零部件的表面残余压应力,提高疲劳抗力。此技术可应用到特殊材料的小曲率弯曲成形,很好地适应宇航工业的生产要求。     

激光冲南化原理及应用概述

论述了激光冲井强化的基本原理及其应用，着重讲座了激光冲击参数的优化和冲击波峰压的理论计算，说明了约束层在激光冲击处理过程 的重要作用，指出了激光冲击处理目前存在的难题。     

激光切割技术国内外研究现状

总结了激光切割技术的特点,介绍了国内外激光切割设备和加工工艺研究现状,对激光切割工艺未来的发展提出了建议.     

激光焊接技术现状

0前言激光加工技术起源于20世纪60年代。1960年美国科学家梅曼(TM Maiman)成功研制了世界上第一台红宝石激光器后,激光加工技术开始在工业制造领域获得应用。到20世纪80年代,随着千瓦级激光器的商业化推     

强激光冲击诱导铝合金中的空位现象分析

利用输出波长为1064 nm、脉冲宽度为20 ns的钕玻璃YAG激光,对2A02铝合金进行了表面冲击试验。通过对激光冲击处理试样的HREM高分辨像观察,分析了激光冲击2A02铝合金材料微结构中的空位现象。结果表明,考察区域在激光冲击超高应变率作用下,在形成大量位错的同时,伴随形成相应的空位;空位片成为激光冲击超高应变率形变条件下铝合金基体中的特征微结构;空位和位错的重组作用加剧了点阵畸变,引起的第三类内应力和纳晶化提高了激光冲击表面的硬度和残余压应力。     

冲击波传播方式对激光冲击7050铝合金残余应力分布的影响

目的 针对高斯光冲击下,冲击波传播方式对激光冲击7050铝合金残余应力分布的影响,调节参数以获得材料表面良好的力学性能。方法 通过改变激光光斑直径,借助有限元软件ABAQUS,分别模拟了球面波、平面波传播方式对7050铝合金残余应力分布的影响,并借助X射线衍射残余应力仪对模拟结果进行验证。结果 当冲击压力为2 GPa时,光斑直径为2 mm呈球面波,光斑直径为4 mm呈平面波。变化冲击压力能够改变冲击波在材料内部的传播形式,当冲击峰值为2 GPa时,3 mm光斑由球面波向平面波转变,冲击压力达到3 GPa时,完全转化为平面波。球面波对表面残余应力、深度方向残余应力的影响均较平面波小,影响层深差为50 μm。模拟结果与测试结果误差在15%以内,具有较好的一致性。结论 采用3 mm光斑进行冲击时,合理利用冲击压力对传播方式的影响能够获得较同样条件下平顶光冲击时更均匀的表面应力分布,其影响层深及最大残余应力情况与平顶光冲击时的差异较小。     

激光冲击催渗快速离子渗氮技术

采用常用42CrMo钢为研究材料,探索激光冲击预处理对离子渗氮的催渗效果与作用机理,提升离子渗氮效率。采用光学显微镜、粗糙度仪、扫描电镜、维氏显微硬度计研究激光冲击及离子渗氮后表层特性。结果表明,激光冲击对于离子渗氮具有显著的催渗效果。相同离子渗氮条件下,化合物层厚度和有效扩散层厚度都提高到传统离子渗氮的2倍左右。同时激光冲击预处理可显著提高试样表面硬度,并平缓截面硬度的下降趋势。激光冲击预处理对离子渗氮产生的显著作用源于：激光冲击预处理使试样表面粗糙度从0.015 μm提高到0.454 μm,有利于N原子吸附和氮化物形成;表层形成了厚度约200 μm的变形层,为N原子提供扩散通道,有利于提高扩散层氮浓度。     

温度辅助的激光冲击技术研究进展

温度辅助的激光冲击技术是在激光冲击技术上发展而来的结合热力耦合效应的高能率加工和表面处理技术。在介绍温度辅助的激光冲击技术原理和特点的基础上,分析了激光冲击波的压力模型及时空分布特性、温热及高应变率下材料的本构模型,重点介绍了利用温度辅助的激光冲击效应的两项技术——温度辅助激光微成形和激光温喷丸强化。温度辅助激光微成形技术作为一种新颖的高能率微细加工技术,其在温热条件下利用脉冲激光诱导的冲击波压力使金属箔板塑性成形微结构件,可使激光冲击微拉深件的塑性变形均匀性得到显著改善,成形高度较室温下得到进一步提升。激光温喷丸强化技术作为新形材料表面处理工艺,结合了热力耦合效应在应力强化和组织强化方面的诸多优势,能够获得比常温激光冲击强化技术更稳定的残余压应力分布,有效提高材料的耐热腐蚀性和疲劳性能。综述了温度辅助激光微成形和激光温喷丸强化技术的研究现状,指出了当前在温度辅助的激光冲击技术研究中存在的问题,并对今后的研究做了展望。     

线偏振激光斜冲击实验与理论研究

目的研究激光冲击强化中冲击角度对强化效果的影响。方法采用波长为1064 nm、脉冲能量为7 J、脉冲宽度为12 ns的YAG激光器对TC4钛合金表面进行冲击强化处理,得到经不同偏振方向、冲击角度冲击后的材料的表面形貌、硬度和残余应力。通过菲涅耳定律分析了不同偏振光斜冲击加工效果的差异。结果随着冲击角度的增大,冲击后形成的微坑深度逐渐减少,且正交偏振光减少的程度大于平行偏振光减少的程度,在超过30°的时候尤为明显。随着冲击角度的增大,试样表面显微硬度逐渐下降,当用平行偏振光斜冲击时,硬度下降较慢;而用正交偏振光斜冲击且冲击角度超过15°时,硬度下降较快。随着冲击角度增加,由于"残余应力洞"的影响,中心残余压应力值先增大后减少。结论在一定情形下,选用一定角度的斜冲击可以有效避免残余应力洞的产生。该研究得到的结论可以为复杂结构件激光冲击强化冲击轨迹规划提供一定的参考。     

激光冲击喷丸对LY12合金疲劳寿命的影响

研究了激光冲击喷丸对含中心紧固孔LY12合金试样的疲劳寿命的影响。试样表面经连续三次激光冲击喷丸处理后,可获得351MPa的表面残余压应力,且深度可达1．3mm以上。疲劳试验结果显示,激光冲击喷丸后,试样的裂纹扩展速率比未喷丸试样低约一个数量级,疲劳寿命约为未喷丸试样的20倍。结果表明,激光冲击喷丸是改善构件或材料疲劳性能的有效表面处理技术,在航空工业具有广泛的应用前景。     

激光冲击喷丸对LY12合金疲劳寿命的影响

研究了激光冲击喷丸对含中心紧固孔LY12合金试样的疲劳寿命的影响。试样表面经连续三次激光冲击喷丸处理后，可获得351MPa的表面残余压应力，且深度可达1．3mm以上。疲劳试验结果显示，激光冲击喷丸后．试样的裂纹扩展速率比未喷丸试样低约一个数量级，疲劳寿命约为未喷丸试样的20倍。结果表明，激光冲击喷丸是改善构件或材料疲劳性能的有效表面处理技术，在航空工业具有广泛的应用前景。     

激波作用下非晶合金的晶化

从非晶的簇团（ｃｌｕｓｔｅｒ）模型出发,讨论了在激波作用的条件下,非晶合金晶化为纳米晶的过程。激波与ｃｌｕｓｔｅｒ周围局域应力场的相互作用,使ｃｌｕｓｔｅｒ旋转,类液区的原子沉积到ｃｌｕｓｔｅｒ上,形成微晶。为了更好地理解激波与非晶合金的相互作用,需要更进一步的实验工作。     

大型海工绕桩吊机吊臂激光冲击强化选材研究

吊臂是大型海工绕桩吊机的主要承重部件之一,吊臂材料的表面强化和优选研究对绕桩吊机的高质量、高强度制造起着重要作用。选取Q235、Q345、Q550三种钢材作为吊臂制造的研究材料,采用激光冲击强化技术进行表面处理,对比冲击前后材料的表面残余应力、表面粗糙度、显微硬度和抗拉强度。结果表明:三种钢材经激光冲击强化后,残余应力分别提高500%、346.7%、192.9%,表面粗糙度值分别提高15.5%、3.5%、13.3%,显微硬度分别提高15.9%、17.3%、13.2%,抗拉强度分别提高6.1%、7.5%、5.0%。通过综合考虑三种钢材的性能指标数据及吊臂的实际应用场景,选择Q345钢作为吊臂制造材料的加工效果最优。     

基于Python的Abaqus二次开发在高温合金GH3039激光冲击强化中的应用

目的 提高高温合金GH3039激光冲击强化仿真建模的效率。方法 利用Python脚本语言对Abaqus进行二次开发,利用插件对高温合金GH3039激光冲击强化过程进行仿真分析。采用侧倾固定Ψ法,通过实验测量激光冲击强化后的残余应力,并对仿真结果进行验证,分析不同激光工艺参数作用下高温合金GH3039表面和深度方向残余应力的分布规律。结果 仿真插件界面简洁,操作性强,结果准确。在其他参数不变的情况下,残余压应力受到光斑尺寸的影响较大。相较于光斑直径为4、2 mm,在光斑直径为6 mm时,其中心位置残余压应力分别提高了4.3%、53%。随着光斑尺寸的增大,表面残余压应力增大,且变化梯度减小,深度方向的残余压应力增大。随着激光能量的增加,表面残余压应力增大,且变化梯度增大,残余压应力峰值位于中心区域附近,在激光能量为6、7、8 J时,残余压应力层的平均厚度分别为0.55、0.67、0.82 mm,深度方向残余压应力层增厚。随着冲击次数的增加,冲击区域表面残余压应力平均值高于单次冲击,且波动梯度增大,冲击1、2、3次后残余压应力层的平均厚度分别为0.55、0.71、0.85 mm,深度方向残余压应力层深度增大。结论 利用Python脚本语言对ABAQUS进行二次开发,提高了仿真建模的效率,可为快速预测不同激光工艺参数下高温合金GH3039残余应力的分布规律提供参考。