激光冲击微成形研究进展

介绍了激光冲击微成形的变形机理,分析了激光冲击微成形的数值模拟与模型加载问题,同时论述了激光冲击微成形的工艺优化及应用。总结了激光冲击微成形的优点,并对其未来发展进行了展望。     

不锈钢316L间接选区激光烧结工艺参数优化研究

在不锈钢间接选区激光烧结过程中,由于存在温度梯度场,将产生较大的残余应力和翘曲变形,从而会降低成型件的烧结精度。为了提高不锈钢件的激光烧结成型质量,对316L间接选区激光烧结耦合热应力场进行了数值模拟分析,与烧结实验进行了对比研究。研究表明,模拟结果与烧结实验的实物变形趋势相吻合,验证了模拟的正确性。采用该模拟方案,结合正交试验方法对激光功率、扫描间距、扫描速度和预热温度等4个工艺参数进行了优化,获得了一组最优工艺设计参数。研究结果为间接选区激光烧结成形质量提供了有力的工艺参数判据,具有重要的经济价值和应用前景。     

飞秒激光刻蚀氧化锆表面微纳结构及其润湿与抗菌性能

目的 构筑氧化锆表面微纳结构,提高表面疏水性能。方法 用飞秒激光在氧化锆表面刻蚀网格结构,随后用硬脂酸修饰所得表面,系统研究了激光能量密度、激光扫描速度对氧化锆表面形貌及润湿性的影响,分析不同处理条件下氧化锆的表面形貌和润湿性,通过润湿模型进一步揭示润湿性转变内在机理。进一步通过在饱和大肠杆菌溶液中浸泡的试验,对不同处理条件下氧化锆表面的抗菌性能进行了测试和分析。结果 在9.6 J/cm²的过高能量密度以及10 mm/s的过小扫描速度下会导致氧化锆表面过度烧蚀,破坏表面微结构,不利于提高表面疏水性。发现激光纹理化氧化锆的最佳参数为激光能量密度8.3 J/cm²,扫描速度20 mm/s,制备的微凸起结构为表面覆盖大量纳米结构的周期性锥状阵列,凹槽的平均宽度和平均深度分别为(27.598±1.376)μm和(33.825±0.559)μm,此时表面粗糙度最大为9.556 μm,随着表面粗糙度的增加,微纳复合结构可以截留更多的空气,减少固液接触面积,表面具有最大的水接触角为(163.9±1.5)°,最小的水滚动角为(4.3±0.8)°。平板菌落计数法测定结果显示,此时硬脂酸修饰的激光纹理化氧化锆超疏水表面的抗菌率最高,为(89.1±3.6)%。结论 采用飞秒激光刻蚀结合硬脂酸修饰的方法,通过激光参数优化,可在氧化锆表面产生微纳复合结构,增加其表面粗糙度,从而制备得到疏水甚至超疏水的氧化锆表面,超疏水氧化锆表面截留的空气层对大肠杆菌的黏附具有很好的抑制作用,表现出明显的抗菌性,有望扩展氧化锆在牙科领域的应用。     

ATOS流动式光学扫描仪的工作原理与系统标定

介绍了ATOS流动式光学扫描仪的结构光三维扫描法工作原理和系统标定方法。仪器经标定后,通过多组固定参考点进行拟合计算,能自动拼合出被测工件的完整三维图形。     

基于正交实验的SUS304不锈钢激光打孔过程参量优化

为了优化激光打孔参量和提高激光打孔成型质量,采用正交实验法对5mm厚的SUS304不锈钢材料进行激光打孔实验研究和理论分析,测量和计算得到了激光打孔上下孔径和锥度的数据,并采用极差分析法得到了脉冲宽度、脉冲能量、重复频率、离焦量和脉冲个数等参量对小孔锥度的影响程度以及SUS304不锈钢激光打孔的最优实验参量组合。结果表明,离焦量、脉冲宽度和脉冲个数对孔锥度的影响较大,重复频率和脉冲能量的影响较小,优化后的激光参量为脉冲宽度0.5ms、脉冲能量2.5J、重复频率40Hz、离焦量0mm、脉冲个数200个。采用优化后的激光参量可加工出锥度较小的孔。     

激光能量密度对尼龙12/HDPE制品尺寸的影响

为了研究激光能量密度对尼龙12/高密度聚乙烯(HDPE)制品尺寸的影响,基于选择性激光烧结快速成型技术,利用CO2激光对尼龙12/HDPE粉体材料进行了激光烧结成型试验,并用扫描电镜分析了烧结层中尼龙12/HDPE的显微组织。结果表明,随着激光功率/扫描速率(P/v)的增加,烧结件的翘曲量逐渐增大;较佳的成型激光能量密度为P/v=0.8%,此时的翘曲量约为0.4mm。该结果对复合尼龙粉末的激光烧结的研究是有帮助的。     

微纳结构形式对镍薄膜超快热化动力学的影响

制备了厚、薄、反点阵结构以及颗粒结构镍薄膜分别作为体、面、线和点结构薄膜样品,利用飞秒激光泵浦探测技术,检测了4种镍薄膜的瞬态反射率变化情况,研究了微纳结构形式对镍薄膜超快热化动力学的影响。结果表明对于微纳结构镍薄膜来说,随着结构维数的减小,量子限域效应对电子热化时间有延缓作用。     

锥形多刃刮齿刀具切削成形过程仿真分析

数控强力刮齿加工是一种全新的高效齿轮加工方法。针对强力刮齿技术中存在的单刃型刀具使用寿命短的问题,提出一种更为高效的新型锥形多刃刮齿刀具。根据空间交错轴啮合理论和刮齿加工齿面形成过程,建立强力刮齿加工运动模型和锥形多刃刀具切削模型。基于仿真加工软件提出一种用于分析多刃刮齿刀具切削成形过程的模拟方法,给出了仿真模型设置、仿真切削加工步骤,并通过对比仿真切削加工结果,分析了多刃型刮齿刀具和单刃型刮齿刀具在切削成形过程中的异同,验证了锥形多刃刮齿刀具的可行性。为研究圆柱齿轮的多刃高效展成成形机理和研制新型锥形多刃刮齿刀具提供理论依据。     

奥氏体不锈钢表面激光冲击晶粒超细化的研究

采用高能短脉冲激光冲击(LSP)技术获得具有亚微米晶体结构的奥氏体不锈钢表面层。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等技术分析研究了表面层的微观结构特征。结果表明:单次激光冲击即可实现样品表层晶粒超细化,晶粒大小0.1~0.5μm,接近纳米级;晶格常数增加1.12%,处理区显微硬度显著提高,形变层深0.25mm。分析认为,在激光诱导、应变率达106s-1和高于靶材动态屈服强度的应力加载条件下,试样表面发生了热塑失稳和动态再结晶,致使晶粒超细化。