基于振镜扫描的激光点焊形貌分析

以304不锈钢作为实验材料,使用YAG激光器进行振镜扫描点焊实验,速度为20点/s.实验详细研究了激光束入射到试样表面的角度变化对焊点形貌的影响.此外,对激光脉冲能量以及脉冲宽度的变化对焊点表面直径的影响做了深入研究.实验结果表明,随入射角的增加,熔宽增大,但熔长逐渐减小.随脉冲能量和脉冲宽度的增加,焊点表面直径增大,并且脉冲能量对焊点表面直径的影响明显大于脉冲宽度的影响.     

激光表面硬化预涂层用89-1涂料的研究

研究了一种CO2激光表面硬化预涂层用的涂料,并将之用于凸轮轴等金属材料的激光表面硬化处理,检测了硬化层的热穿透深度、硬度、表面粗糙度等。实验表明,这种涂料具有吸收效率高、导热速度快、热化学稳定性好、表面涂层无烧蚀、无溅射、易去除以及其价格低廉、无毒、无害、无污染等优点,完全满足激光表面硬化要求。     

木质材料表面对CO2激光的反射率研究

通过试验证实了木质材料表面对CO2激光反射的存在,根据基本光学理论建立木质材料表面对CO2激光的反射率数学模型.结果表明:木质材料表面对激光的反射率与激光偏振状态有关,对垂直于入射面的线偏振激光的反射率随着入射角的增大而增大,对平行于入射面的线偏振激光的反射率是随着入射角的增大先减小后增大.     

304不锈钢表面激光凹/凸微织构的形貌演变规律

激光微织构加工在当前微织构加工中有很大优势，然而大多数研究都是关于微凹坑的形成。采用纳秒光纤激光器在304不锈钢表面制备微凹/凸织构，研究激光加工参数对所制备的凹/凸织构表面形貌的影响。结果表明，随着功率的增大，微织构的中心凸起高度先增大后减小，最后转化为凹坑。在不同的功率下，高度随脉冲宽度变化的趋势不同。在功率为25 W时，随脉冲宽度增大先升高后降低；30 W、35 W时，总体呈下降趋势，先降低后升高再降低；20 W时，随脉冲宽度增大先降低后升高再降低，变化幅度较小；40 W时凸起消失。微织构的直径随功率和脉冲宽度的增大而增大。随着脉冲数量的增加，微凸织构中心凸起部位的下凹深度也增大，突起高度降低。在脉冲数量为1、激光功率为25 W、脉冲宽度为10 000 ns时，可以得到凸起高度为35.362μm、直径为174.057μm的微凸起织构。     

轴端沟槽底部激光强化工艺参数优化研究

分析了选用不同激光能量密度对HT300进行表面强化处理时，材料表面呈现的四种状况；未相变硬化、相变硬化、表面微熔与表面熔凝的金相组织。根据工艺要求，选取相变硬化方法对轴端沟槽底表面进行处理。分析了工件激光处理方法并通过试验研究，寻找轴端沟槽底部激光强化工艺参数；激光功率（P）、光斑直径（D）及扫描速度（V）的优化组合。硬度测试及耐磨性能试验表明：激光相变处理和激光熔凝处理后轴端沟槽底部表面较表面感应淬火硬度分别提高7%和34%，绝对磨损体积分别下降了13%和25%。实践证实，对轴端沟槽底部激光相变硬化处理方法较其他表面处理方法工艺简单，加工工件符合技术要求，试验结果对零件表面处理提供了可靠依据。     

激光相变硬化工艺参数的选择

激光在工业应用中,相变硬化是一个重要方面。其工艺选择直接影响着相变硬化层的深度和宽度。从热传导基本方程出发,得出了相变硬化过程中工艺参数(激光功率、光斑直径、离焦量、扫描速度)与硬化层深度、宽度之间的关系。用编制的工艺参数选择的计算机软件计算的结果与实验结果进行了比较,其相对误差为:硬化层宽度平均相对误差为3.7%,硬化层深度为18.7%。     

Nd:YAG激光对活塞环槽表面硬化实验研究

使用大功率Nd：YAG激光,对模拟球墨铸铁活塞环槽的试样进行了表面相变硬化,试样环槽的宽度只有4mm,硬化层宽度要求达到5～7mm,采用了单道扫描和斜入射的工艺方法,最终得到了符合要求的硬化层形貌和指标。     

Nd∶YAG激光对活塞环槽表面硬化实验研究

使用大功率Nd∶YAG激光,对模拟球墨铸铁活塞环槽的试样进行了表面相变硬化,试样环槽的宽度只有4mm,硬化层宽度要求达到5～7mm,采用了单道扫描和斜入射的工艺方 法,最终得到了符合要求的硬化层形貌和指标。     

钢铁材料的激光表面相变硬化

激光表面相变硬化技术在钢铁工业中的应用具有十分广阔的前景。本文拟对其目前的现状进行探讨，旨在加速将激光表面相变硬化技术应用于工业生产的步伐。     

具有特定光强分布的激光表面硬化技术

利用光束变换技术得到不同光斑形状和不同强度分布的光束,可满足表面硬化所需要的硬化层均匀性等要求.激光硬化在材料表面产生的实际效果与光强分布密切相关,利用特定光强分布的光束进行激光硬化可以得到所需要的温度场及组织分布,直接影响材料表面硬化的效果.对高斯光束圆光束、平顶矩形光束、曲边矩形光束、点阵光斑等不同强度分布的激光表面硬化(LSH)技术进行了介绍.硬化层特定的硬度分布及组织结构等硬化效果是特定光强分布激光束与材料相互作用的结果,要获得所需硬化效果,则需要利用反求方法设计与硬化效果相对应的特定光强分布的光斑.给出了特定光强分布的激光表面硬化技术的发展趋势.     

激光入射角度对车身用镀锌板焊接性能的影响

为了研究激光入射角变化对车身用镀锌板的焊接性能的影响,首先采用正交试验,通过对焊接件外观形貌分析和进行拉剪试验,得出了激光垂直入射时较理想的焊接参量,然后在该理想参量下进行了不同入射角度下的镀锌板焊接试验,分析了入射角改变对焊接件外观形貌、焊缝截面、焊缝板间连接宽度以及所承受的拉剪载荷的影响。结果表明,激光入射角小于30°时焊缝外观形貌良好,能承受较大的拉剪载荷且拉剪试验均断裂在母材区;焊缝板间连接宽度对抗拉剪载荷有重要影响;板间间隙微小变化对临界入射角值有较大的影响。     

激光淬火与中频感应淬火对比研究

利用摩擦磨损实验机对45CrNi钢开展了激光淬火和中频感应淬火摩擦磨损对比实验研究，并利用扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对两种淬火试样硬化层进行了微观分析。结果表明，在载荷50～250 N条件下，激光淬火试样的耐磨性比中频感应淬火试样提高了4%～21%;中频感应淬火试样的摩擦系数略大于激光淬火试样的摩擦系数。两者的主要磨损形式均为磨粒磨损，但中频感应淬火试样磨损后表面犁沟的深度和宽度大于激光淬火试样表面犁沟的深度和宽度。两种淬火方法淬硬层均为板条马氏体和少量针状马氏体的混合组织，但中频感应淬火淬硬层有大量的碳化物析出，碳化物含量多且碳化物颗粒大、残余奥氏体多。     

激光相变硬化可视化分析

提出激光加工热响应的空间温度场可视化方法并对相变硬化进行分析,应用映射原理,建立空间温度场数据点着色色彩与温度的对应关系,用相视化方法分析了光束功率密度和移动速度对空间温度分布及相变硬化带的影响。方法可以直观、形象地显示温度场分布状态,预测相变硬化的深度和宽度,为研究激光束与材料相互作用时的参数优化提供了理论基础。     

低碳钢表面激光相变硬化研究

为了研究不同激光功率及不同的冷却条件下,激光相变硬化处理对低碳钢表面性能和组织的影响,采用激光表面相变硬化方法,在低碳钢表面获得了比原先母材硬度高100HV～150HV的硬化层,采用金相显微镜分析了激光处理区的组织,且用显微硬度计测量了单道扫描时的纵向和横向的硬度分布.研究发现,激光作用区主要是低碳板条马氏体与未转变的索氏体甚至屈氏体、回火索氏体组织.搭接区组织均为细小的马氏体及中间分布着索氏体组织;由于10CrNiMo钢含碳量较低和碳扩散系数不同的原因,其最高硬度层并未在表面形成,而是形成在次表层.在软化区,前一道扫描形成的马氏体受到回火作用,原先固溶在马氏体中的碳析出,形成了回火索氏体,降低了硬度.结果表明,激光相变硬化工艺可以将10CrNiMo钢的表面硬度提高100HV～150HV左右,且表面保持很好的韧性,若想进一步提高其表面硬度,还需采取熔覆等其它工艺.     

激光淬火工艺参数对40Cr钢淬硬层深的影响

用5kWCWCO2激光器对40Cr钢进行了激光淬火试验,探讨激光工艺参数对淬硬层深的影响。结果表明,激光功率增大、扫描速度降低、激光束重叠尺寸增大,则淬硬层深增大,且扫描速度比激光功率的影响更大。40Cr钢在功率1000～1200W,扫描速度15～30mm/s,激光束重叠尺寸1.0～1.5mm的工艺条件下淬火,可获得不小于0.35mm的平均淬硬层深。     

Broadening of the RF Power-Density Window for Calcium-ion Efflux from Brain Tissue

Blackman et al. [1], [2] have reported enhanced efflux of calcium ions from chicken forebrains, exposed in vitro in a 50 ?stripline to 147 MHz radiation, modulated sinusoidally at 16 Hz. When the spacing between the sample tubes was 3.8 cm on center, enhancement occurred at an incident power density of 0.83 mW/cm2, but not at 0.11, 0.5S, 1.11, or 1.38 mW/cm2. When the spacing between sample tubes was reduced to 1.9 cm, significant enhanced efflux was observed at incident power densities of 0.55, 0.83, 1.11, and 1.38 mW/cm2. This broadening of the effective power-density range is explained herein by calculations which show that the more closely spaced samples interact electrically in a way that both lowers and broadens the range of spatial variation-of absorbed power density (MW/cm3) within the sample for a given incident power density (mW/cm2). Electrical coupling among the samples allows several different values of incident power to yield exactly the same value of power absorbed at given points within the brain sample. Because the absorbed power density must be directly related to the power that interacts with the brain to enhance the efflux of calcium ions, the electromagnetic conditions for efflux enhancement in coupled and uncoupled brains are the same if the absorbed power density is the same. Ranges of absorbed power density are identified that could be effective in enhancing the efflux of calcium ions from the brain tissue.     

Long-Wavelength Analysis of Plane Wave Irradiation of an Ellipsoidal Model of Man

Expressions are derived for the induced eletric fields in an ellipsoidal model of man, and experimental animals irradiated by an electromagnetic (EM) plane wave when the wavelength is long compared to the dimensions of the ellipsoid. Calculations of the power absorbed by an ellipsoidal model of man are given for six different orientations of the ellipsoid with respect to the incident plane wave field vectors. The results show that the induced fields and the absorbed power in the ellipsoid are strong functions of frequency, size, and orientation with respect to the incident EM field vectors. The results for the ellipsoidal model of man are also compared with those of the prolate spheroidal model.     

Interaction of Two Cross-Polarized Electromagnetic Waves with Mammalian Cranial Structures

A study has been made of the interaction of two crosspolarized plane electromagnetic waves with six-layered spherical models of a mammalian head. The numerical results indicate that the absorbed powers induced inside small animal and human heads by incident circularly polarized waves and linearly polarized waves are very similar except that the absorbed power in the planes transverse to the direction of propagation is uniform for the cross-polarized wave. It is also shown that the average absorbed power depends strongly on the frequency and head size involved. The maximum absorbed powers in a given size spherical head vary only slightly with frequency for the two frequencies studied. However, since a greater amount of the absorbed power occurs in the inner sphere representing the brain of a human head when 918 MHz rather than 2450 MHz is used, the former constitutes a greater health hazard to man at the same incident power.     

粗糙海面后向散射增强效应研究

针对粗糙表面散射的后向散射增强现象,采用锥形波束入射的矩量法定量计算了高斯、分形和限带粗糙海面模型的后向散射增强效应,研究了高斯和分形模型的波形参数和表面尺寸的匹配问题,分析了三种模型在不同入射角下散射增强的角宽度,比较了不同风速、不同粗糙度和不同分维数下散射增强的峰值和角宽度。     

一种大功率激光加工用新型宽带光斑成形抛物面镜

介绍了一种大功率激光加工用新型宽带光斑成形抛物面镜的设计原理和实验结果.根据几何光学原理,采用光线追迹的方法对该抛物面镜的光斑进行分析,证明通过抛物面镜反射聚焦后,能够将原始圆形激光束整形为光强分布均匀的窄条形光斑.并利用该新型抛物面镜及横流CO2激光器,对45#钢进行了激光相变硬化研究,测量了淬火带尺寸和淬硬层深度,并对硬化层形貌及其金相组织进行了观察和分析.结果表明,当激光器输出功率为3 kW,窄条光斑长度12 mm,扫描速度15 mm/s时,该45#钢淬硬层硬度值可达540～580 HV0.3,是非淬硬层的3.5～4倍.淬硬层深度约为1 mm,单道淬火宽度10 mm以上,硬化层分布均匀.