球墨铸铁材料对激光的吸收率

球墨铸铁因其优良性能而被广泛用作模具材料。对球墨铸铁冲压模具的激光表面处理已成为改善其耐磨性、提高使用寿命的重要方法。一定激光参量下吸收率的大小又直接影响到表面处理的质量。因此,确定球墨铸铁材料对激光的吸收率十分必要。通过热电偶测温,计算机数据采集系统进行定点温度采集,并结合数值模拟方法,对吸收率进行了标定,即首先根据预置的吸收率计算,预测被测点处的温度响应,并与实测响应比较,不断修正吸收率值,使预测温度响应和实验值吻合,由此获得吸收率。采用这种方法获得了球墨铸铁材料在大气条件下对激光的吸收率为23.3%。为激光处理球墨铸铁材料时工艺参量的选择和优化提供了一定参考。     

蠕墨铸铁激光合金化熔覆的界面组织及性能

针对铸铁激光熔覆涂层结合界面淬火硬化、裂纹倾向大的问题,提出激光合金化与激光熔覆相结合的工艺在蠕墨铸铁表面制备NiCoCrAlY合金涂层。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计研究了激光合金化熔覆中熔覆层稀释率、组织、显微硬度的演化规律,通过三点弯曲试验考察了熔覆层的结合特性及力学性能。结果表明:激光合金化熔覆工艺方法将热影响区由马氏体组织转变为回火索氏体组织,降低了淬硬层深度,改善了熔覆层结合特性与塑性,抗弯强度提高到891MPa。断口显示,熔覆层与基体结合良好,断裂机制是脆性解理断裂与韧窝断裂混合机制。     

同轴送粉激光熔覆中粉末流对光束能量的衰减作用

为了得到同轴送粉激光熔覆中激光束穿过粉末流后的能量变化,研究了粉末浓度分布对激光能量的衰减作用。模拟了稳态、存在基底和熔池的情况下粉末流的空间分布,通过粉末浓度与激光能量衰减的关系,得到了任意粉末分布及激光能量分布下的衰减率。研究了基底对气流场的作用以及基底对粉末的反弹作用两种因素对粉末浓度分布的影响,并比较了平顶形光束在不同熔池尺寸和送粉率下的衰减率。结果表明,存在基底时粉末流对激光的衰减率比无基底作用时一般高2倍以上,与送粉率成正比,在熔池尺寸较小时与其大小成反比。     

激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能

以纯钨粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术,在Q235A钢表面制备了Fe-W合金耐磨涂层.利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试.结果表明,熔覆层与基底冶金结合,无明显裂纹或气孔,涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe7W6增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe2W相组成,其均匀分布在α-Fe固溶体中.熔覆层平均硬度700 HV,为基材Q235A钢的3.5倍,同时耐磨性能也得到了显著提高.     

集成化激光制造系统的轴件焊接控制工艺

针对轴形零件实际焊接加工中遇到的困难,利用现场总线、串口通信和GALIL运动控制卡实现了上位计算机对激光器、机器人以及旋转台等系统的同步控制,提出了集成化激光制造系统的多种控制工艺焊接方法.对轴形零件进行了各种激光焊接控制工艺的实验研究,证明了此控制系统可实现多种焊接控制工艺,可以满足轴形零件激光焊接中变速度、变功率、偏角度等各种工艺条件焊接的需求,为轴形零件实际激光焊接中遇到的焊接过程不稳定、首尾衔接处凹坑缺陷等难题的解决提供了新的方法.编程采用VC 面向对象工具加以实现.     

激光熔覆Ta-W合金组织及高温气动烧蚀性能

以纯W粉末为熔覆材料,纯Ta为基底,采用同轴送粉激光熔覆技术在Ta板侧面制备了Ta-W合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及显微硬度计对熔覆层的微观组织和显微硬度进行了分析,在直联式自由射流风洞试验台上对涂层的抗高温高速气流烧蚀性能进行了测试。结果表明,熔覆层与基底冶金结合,涂层内部为致密的树枝状Ta-W合金固溶体,大致均匀地分布于Ta中。Ta-W合金涂层平均HV硬度8GPa,为基材的5倍,同时抗烧蚀性能得到了显著提高。     

球墨铸铁变换激光束淬火性能的研究

采用经过二元光学元件变换呈二维点阵7×7分布的脉冲激光束对球墨铸铁材料进行表面淬火处理,研究激光参数变化对铸铁表面的粗糙度、硬化层深度、显微硬度和耐磨性等的影响。结果表明,在一定的能量范围内,随着能量的增加,粗糙度略呈增长的趋势,硬化层深也略有增加,并存在一个硬化层深极限值。硬度峰值差别很小,而相变硬化区差别则很大。耐磨性试验表明,随着能量的增加,耐磨性有提高的趋势。     

K418与42CrMo异种金属的激光穿透焊接

实验研究了连续波Nd∶YAG激光焊接速度、侧吹保护气流量和离焦量等参量对激光穿透焊接K418和42CrMo焊缝成形的影响。结果表明,K418与42CrMo激光穿透焊接有X形和T形两种典型的焊缝形貌,且焊缝形貌是不对称的。随着焊接速度的提高,焊接线能量降低,焊缝尺寸变小,且焊缝上部尺寸变化比下部尺寸变化慢,焊缝形貌由X形过渡到T形。当离焦量在瑞利长度范围内时,焊缝正面宽度变化很小;当离焦量超出瑞利长度范围时,在足够高的激光功率密度下,焊缝正面宽度快速增加。在激光功率为3 kW,侧吹保护气角度为35°条件下,通过优化焊接速度、侧吹保护气流量和离焦量等参量可以得到最佳焊缝质量。     

用欧拉法对薄壁件激光直接成形建模

采用欧拉方法建立了激光直接成形薄壁件的二维传热模型。分离模型中的参数和变量并对模型进行了无量纲化,对最终无量纲化模型中的6个无量纲参数进行了分析讨论。研究表明：针对此二维传热模型的无量纲化减少了参数,简化分析过程;在激光直接成形过程中,实际层高和光束移动速度的乘积共同对温度场起作用,而非单独影响温度场。     

激光熔覆Ta-W合金涂层工艺方法研究

采用预置涂层和同轴送粉激光熔覆方法,分别以Ta/W混合粉末和纯W粉末为熔覆材料,纯Ta为基底,在Ta板上制备Ta-W合金涂层,对难熔金属材料的激光熔覆工艺方法进行了对比研究。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及显微硬度计对两种方法所制备熔覆层的微观组织和显微硬度进行了分析。结果表明,预置粉末法激光熔覆层厚度均匀,稀释率低,涂层内部为粗大的Ta-W合金固溶体组织,熔覆层平均硬度为1500HV,高于基底10倍。同轴送粉法激光熔覆层与基底呈良好的冶金结合,熔深较大,涂层内部为致密细小的树枝状Ta-W合金固溶体,均匀分布于Ta中。涂层平均硬度为800HV,为基材的5倍。