液体辅助激光微孔加工研究进展

随着微孔加工技术的逐渐成熟,激光微孔加工的应用越来越广泛,但依靠单一激光束进行微孔加工仍存在一些问题,尤其是在深孔加工方面,出现了以激光束为主、多能量场辅助的复合打孔技术,并逐渐成为了热点。针对液体辅助激光微孔加工研究领域,总结了水基辅助激光打孔、水基超声振动辅助激光打孔、水基超声?磁场辅助激光打孔和电解液/水射流辅助激光打孔等方法。在水基的基础上,加入了超声、磁场和温度场,使得辅助场变得多元化,在多层面上进行复合加工。介绍了不同辅助加工方法的去除材料机理及加工后材料特性的变化,水起到冷却的作用,但在水层下会形成空化气泡,超声振动可以击溃气泡,磁场和温度场为材料残渣提供了能量,具体表现在热效应、材料去除速率、打孔深度、重铸层及裂纹等方面。影响微孔质量的因素有微孔锥度、深径比、孔的圆度、重铸层厚度、热影响区、微裂纹和粗糙度等,主要对微孔锥度、深径比及其他指标进行了分析,总结了加工方法对微孔质量的影响。     

纳秒激光加工微凹坑对YG3表面浸润性的影响

研究硬质合金刀具表面浸润性对提高刀具寿命和工件加工表面质量有重要的意义。采用波长1064 nm纳秒脉冲激光在硬质合金YG3表面加工微凹坑阵列,运用光学显微镜、光学轮廓仪和接触角测量仪分别测量微凹坑形貌和表面接触角,研究不同激光功率、扫描次数和微凹坑间距对表面形貌和接触角的影响规律。建立微凹坑几何形貌模型,基于Wenzel理论分析微凹坑形貌变化对表面接触角的影响机理。结果表明:随着平均功率和扫描次数的提高,微凹坑的直径和深度均增大;随着间距的减小,微凹坑分布密度增大。3种条件下表面粗糙度率均增大,表面接触角余弦值随粗糙度率的变化趋势基本一致且成正相关,所以接触角随粗糙度率增加而降低。通过实际接触角与推导接触角的曲线拟合得到了接触角方程。     

加湿器在涂装车间应用的效果分析

介绍了涂装车间干式喷雾加湿器的工作原理、特点、安装位置,评价了应用效果,提出了安装使用过程中的注意事项。     

飞秒激光高效并行微孔加工技术研究

针对飞秒激光加工微孔过程中加工效率慢的问题,提出基于GSW算法的液晶空间光调制器的并行加工技术。利用液晶空间光调制器模拟光栅产生多光束的方法和迭代算法的原理,运用GSW算法计算10×10阵列和字符"H""B""U""T"微孔群的多光束全息图,将这些全息图加载到SLM中,利用CCD相机观察多光束效果,并在柔性电路板上进行加工实验。实验结果表明,本方法产生多光束数量可达100束,字符并行加工中光束均匀性超过0.73,加工微孔孔径尺寸偏差为1.34μm,多光束均匀性超过0.89。因此,此微孔加工技术是一种高效的并行加工方式。     

基于飞秒激光的光纤微加工工艺研究

光纤作为传输光信号的重要载体,使用时经常需要进行切割。飞秒激光以其热效应小、加工精度高等优势可对多种光纤进行加工。利用飞秒激光对单模石英光纤切割加工的特性及加工工艺,通过对扫描次数、激光功率和焦平面位置等参数进行组合实验,再对光纤切割端面的显微图像进行质量分析,找出飞秒激光切割光纤的最佳工艺参数。研究结果表明,扫描速度0.1mm/s、切割功率0.6 W,先把激光聚焦于光纤中心切割2次后再把焦点位置移动到光纤底部切割2次,可获得良好切面效果。     

碳纤维增强复合材料表面漆层激光清洗工艺研究

研究激光工艺参数对T300碳纤维表面漆层清洗质量的影响规律,采用CO₂激光器对样品进行激光清洗试验。使用形状测量激光显微镜对激光清洗后的样品进行表面粗糙度以及去除厚度的测量,研究激光平均功率、搭接率及扫描次数对清洗质量的影响规律。通过力学性能分析、漆层结合力检测、老化试验、温度检测及金相试验,结果表明：激光平均功率与光斑搭接率过大会对碳纤维表面造成一定损伤。在激光平均功率P=40 W、光斑搭接率δ=65%、扫描次数t=1时,能达到较好的激光清洗质量且不会影响材料本身的力学性能,清洗后的表面状态可达到后续重新涂漆的质量要求。该研究可为激光清洗碳纤维增强复合材料飞机制造领域工程应用提供技术参考。     

飞秒激光刻蚀硅橡胶超疏水表面老化特征的研究

由于长期暴露在阳光、雨水、高低温等自然环境下,硅橡胶复合绝缘子的使用性能和工作寿命会下降,严重威胁了输电线路的安全稳定运行。因此,提高硅橡胶的耐老化性对于加强户外硅橡胶复合绝缘子的可靠性和延长使用寿命具有重要意义。飞秒脉冲激光能够在硅橡胶表面制备出稳定的超疏水状态,为了进一步研究该表面的耐老化性能,使用氙灯老化试验箱对样品进行700 h的加速老化实验。结果表明,超疏水表面的接触角从163°下降到150°左右,表明超疏水硅橡胶具有优异的耐老化性能。检测结果表明硅橡胶表面在老化过程中所产生的亲水性羟基是导致其表面疏水性下降的主要原因。进一步采用一种简单有效的热处理方法使其疏水性快速得到恢复。在200℃的加热环境中可以使老化后的样品表面接触角从150°恢复到163°左右,同时表面滚动角恢复到3°左右。该研究结果为增强硅橡胶在工作环境中的使用性能提供了理论指导,并在延长硅橡胶的使用寿命方面提供了一种新的手段。     

火炮电控静压驱动系统

将静压驱动应用于火炮的驱动系统中,利用电液比例控制技术,实现火炮的自行走功能。通过对闭式系统进行分析,提出泵控马达系统的数学模型,并进行动态仿真,研究了静压驱动系统的动态特性。通过对火炮电控静压驱动系统的实测试验,获得了输出压力一流量曲线,验证了恒功率特性。由于采用电控单元(ECU),减轻了火炮的质量,提高了机动性。为军用车辆的静压驱动提供了范例。     

纳秒脉冲激光剥离印制电路板三防漆试验研究

采用纳秒脉冲激光对印制电路板表面的有机硅树脂三防漆进行清洗,考察了不同激光能量密度与激光脉冲宽度对印制电路板表面有机硅树脂的剥离效果.当输入的激光能量密度较低且激光脉冲宽度较大时,有机硅树脂发生局部热解,在与印制电路板接触的界面产生气化现象,使有机硅树脂涂层发生膨胀.随着激光能量密度的增大,有机硅树脂部分结构发生降解,...     

激光选区微织构增强不锈钢表面冷凝传热

目的针对特殊润湿性表面常用的化学法修饰具有高污染、热阻大和加工周期长的缺点,采用无化学的激光选区微织构技术增强不锈钢表面冷凝传热性能。方法用纳秒脉冲光纤激光正交扫描微织构不锈钢表面,获得正方形网格沟槽-凸起结构的超亲水表面,在电热恒温干燥箱中热处理降低其表面自由能,获得接触角156.7°与滚动角4.2°的不锈钢超疏水表面。然后对超疏水表面进行激光二次微织构,制备出楔形超疏水-超亲水选区微织构表面。通过SEM、XPS及三维光学显微镜分析表面形貌、化学成分及三维轮廓。对比单一超亲水、超疏水及原始表面,测得试样背面温度、冷凝水量和冷凝液滴平均脱落直径,根据相关冷凝传热理论公式计算出四种试样的表面冷凝传热系数。结果冷凝实验表明,楔形选区微织构表面冷凝传热系数可达到(159.7±1.8) W/(m~2·K),其表面冷凝液滴平均脱落直径达到1.2 mm,约为单一超疏水表面冷凝传热系数的2.0倍,冷凝液滴平均脱落直径为全超疏水的55%。结论选区微织构表面超亲水楔形通道对液流有自驱动作用,使冷凝液快速汇聚后脱离冷凝表面,这一选区微织构图案相比单一原始、超亲水及超疏水表面拥有更好的冷凝传热效果;同时表面冷凝液滴平均脱落直径减小,从而具有更高的冷凝传热系数。