表面织构群聚行为的无损检测方法及应用

微小尺度表面的无损检测与三维表征是表面微织构技术产业化应用的前提和关键。针对表面织构形貌检测问题,运用激光表面织构技术制备具有群聚效应的织构表面,重新定义织构形貌三维表征参数,采用Hommel-T1000轮廓仪采集微织构的二维轮廓,基于Matlab二次开发的多层拟合处理程序,获得精准微织构三维形貌;通过非线性规划得到多层拟合的可行域及关键参数;对比验证了多层拟合与Wyko-NT1100白光干涉仪表征结果的一致性;根据发动机缸孔织构形貌在线检测的需要,设计并开发了具有低成本和高可靠性特性的无损检测系统。     

微凹槽织构化表面在往复运动条件下的摩擦学特性

采用自主研制的激光微织构加工设备在45#钢试样表面制备出具有不同间距和夹角的微凹槽织构,在UMT-Ⅱ摩擦试验机上进行往复运动摩擦学性能试验。结果发现:在富油润滑条件下,当载荷较低、速度较大时,微凹槽织构具有较好的润滑减摩效果,织构面的平均摩擦因数最大比未织构面下降超过60%;凹槽夹角对摩擦因数的影响受载荷大小的影响,在给定的在载荷下,存在最优的夹角使摩擦因数最小;在其他几何参数相同的情况下,存在最优的槽间距使得平均摩擦因数达到最小,且最优的槽间距基本不受载荷大小的影响。     

基于多重网格法和CFD的多孔端面机械密封数值分析比较

为研究离心泵用激光加工多孔端面机械密封的内部流动机制,根据动压润滑理论采用多重网格法求解雷诺方程和基于计算流体力学方法(CFD)求解N-S方程,分别获得机械密封环端面微凹腔内的动压分布,并对两种计算结果进行对比。研究表明:合适的微孔尺寸可以产生流体动压效应;相邻孔之间的流体动压力会产生相互叠加和耦合,单个微孔的压力要比几个相邻微孔叠加所得压力略小。对比两种研究方法,CFD软件从流体力学角度提供了一种更精确的计算方法,可与多重网格法交互使用观察计算结果,以达到模拟的真实性。     

三角形截面短凹槽织构化表面动压润滑理论研究

为研究短凹槽的润滑减摩机制,通过建立具有三角形截面短凹槽织构化平行滑块润滑理论模型,利用多重网格法求解润滑油膜压力分布,分析三角形截面短凹槽织构几何参数的变化对摩擦副表面的流体动压性能的影响规律。研究结果表明:短凹槽织构的长度对流体动压承载能力几乎没有影响;在特定的工况条件下,流体动压润滑效应随着凹槽宽度、深度与横向间距的增加而先增大后减小,分别存在最佳凹槽宽度、深度与横向间距使得流体动压润滑效应达到最大;流体动压润滑效应随着短凹槽织构纵向间距的减小而增大。     

不同激光参量及辅助工艺对毛化形貌的影响

为了探究激光参数及辅助工艺对毛化形貌的影响规律,采用SP-100C-A-S6-A-A型光纤激光器在Cr12Mo V模具钢表面开展系统的激光毛化工艺试验研究。使用WKYO-NT1100三维形貌测量仪和显微硬度仪检测获得毛化形貌和表面硬度,通过单因素法分析脉冲宽度、激光功率、辅助气体压力、涂料涂层对毛化形貌的影响。结果表明:随着脉冲宽度的增加,毛化形貌的直径和高度均随之增大;随着激光功率的增加,毛化形貌的直径逐渐增大,而高度先增大后趋于稳定;辅助气体压力和涂料涂层均对毛化形貌的直径和高度有着显著的影响;与基材相比,毛化区域材料表面显微硬度增大了约40%左右。     

基于FPGA特殊激光微加工控制系统的设计与实现

以内燃机缸套内表面作为加工对象,升级基于单片机串行工作时序的激光微加工控制系统,改用基于FPGA并行工作时序的激光微加工控制系统。增加主轴转速、增大编码器精度,比较基于单片机、FPGA系统在缸套内表面实现"单脉冲同点间隔多次"激光微加工工艺效果。结果表明:FPGA控制系统能够在高主轴转速、高编码器精度下完成激光微加工工艺,效果优异,过程高效、稳定。相比基于单片机激光微加工控制系统,基于FPGA的微加工控制系统能胜任大孔径、高主轴转速条件下的气缸缸套内表面微织构加工工艺。     

45号 钢表面微凹槽织构激光加工工艺

为优化激光表面织构技术加工微凹槽的工艺参数,采用声光调Q二极管泵浦Nd:YAG激光器在45#钢表面开展工艺试验研究。通过WKYO NT1100三维形貌测量仪获得织构形貌,应用单因素法分析泵浦电流、脉冲重复频率、扫描速度工艺参数对织构形貌的影响。结果表明,随着泵浦电流的增加,微凹槽织构的宽度和深度均随之增大;随着重复频率的增加,微凹槽织构的宽度逐渐变小,而深度先变大后变小;随着扫描速度的增加,微凹槽织构的宽度逐渐增大,而深度逐渐减小。通过对上述参数的优化可以获得较为理想的微凹槽形貌,较佳工艺参数范围为：泵浦电流15～17 A,重复频率1 500～2 500 Hz,扫描速度10～20 mm/s。     

微造型活塞环表面的润滑性能数值分析

基于活塞环表面激光微造型的实际形貌,建立活塞环表面具有规则微观抛物面凹腔结构的润滑理论模型,采用变异多重网格法对理论模型进行数值求解,获取表面微观形貌几何参数对润滑性能的影响规律.结果表明:通过在活塞环表面造型,会产生明显的流体动压力.微观凹腔的面积占有率S.对膜厚及无量纲平均摩擦力的影响不明显,当S.从5%变化到60%时,无量纲平均摩擦力改变了18.6%.相反,微观凹腔的深度^,影响显著,存在的最佳深度为2～7 μm,当hp8μm时,无量纲平均摩擦力增大,膜厚变薄,且一个周期内的膜厚曲线变化不规则.     

激光清洗技术规模化应用发展现状(特邀)

随着我国工业不断地转型升级,对工业清洗的质量、效率、服务也提出了更高的要求,传统清洗方式因其高污染、高能耗等缺陷已无法满足工业领域的应用需要。而激光清洗作为一种绿色、环保、无损的新型清洗方式,迅速成为工业清洗领域的热点技术。文中梳理了三种典型的激光清洗方法,总结了激光清洗相关的机理。同时,阐述了面向航天航空、船舶建造、轨道交通等领域开展的激光清洗应用进展。根据近年来国内外院校和企业在激光清洗系统、设备方面的科技成果,提出国内激光清洗推广应用所面临的瓶颈,展望了激光清洗技术在未来的发展方向。     

粗糙度对微凹坑织构化表面摩擦学性能的影响

为了研究表面初始粗糙度和微凹坑织构共存时的表面摩擦性能,采用激光微织构加工技术在不同粗糙度的试样表面上加工出不同几何形貌的微凹坑织构,在MMW-1A摩擦试验机上进行正交摩擦学性能试验。结果表明:在混合润滑区域,表面粗糙度对摩擦性能的影响最为明显,未织构表面越粗糙,摩擦因数越小;存在合适的微凹坑几何参数与表面初始粗糙度值组合,使得织构化粗糙表面的摩擦性能达到最优;表面初始粗糙度对织构化粗糙表面摩擦性能的影响最为重要,其次为微凹坑的面积占有率,最后为凹坑深度,并且织构几何参数与粗糙度之间的交互作用对摩擦性能的影响也是不能忽视的。