基于扫描振镜的激光淬火温度特性模拟与实验研究

目的与传统激光淬火(CLQ)进行对比研究,获得使用飞行光路的振镜扫描式激光淬火(GLQ)的温度变化特性和规律。方法使用两种淬火方式对45钢进行表面处理,将组织形貌和硬度分布进行比较,并结合数值模拟,研究两种激光淬火方式的温度变化特性和规律。结果在相同的总能量输入、扫描区域和扫描时间下,两种淬火方式硬化层横截面形貌呈现巨大差异:CLQ试样硬化层深度为753.66μm,宽度为3787.21μm,横截面形貌为"月牙形";GLQ试样硬化层深度为256.61μm,宽度为5808.77μm,形貌为"均匀性更好的近似月牙形"。截面硬度分布相似:均为中间主体区域高(GLQ试样硬度810~900HV,CLQ试样硬度790~830HV),两侧边缘区域低(均约为760HV)。模拟结果表明,CLQ试样特征点激光辐照时长共1.25 s,温度从508℃变为1063℃,奥氏体相变时间为1.17 s;GLQ试样特征点激光辐照时长共0.628 s,温度从500℃变成718℃,其波峰温度奥氏体相变时间为0.38 s,波谷温度均保持在马氏体转变温度以上。沿激光扫描方向,GLQ的温度变化率比CLQ大1个数量级;垂直激光扫描方向,GLQ温度变化率比CLQ大2个数量级。结论GLQ具有温度变化率更大、升降温多次循环、热处理相变时间更短、热积累更小等特点,有望在薄层大面积淬火上获得应用。     

LDS激光打标机的振镜扫描失真分析及矫正

LDS(Laser Direct Structuring)激光打标机的振镜扫描系统存在失真问题,从而造成动态聚焦误差。对激光振镜扫描系统失真问题进行了详细理论分析,建立了该振镜扫描系统的数学模型,讨论了振镜动态聚焦误差来源和误差表现,提出了LDS振镜扫描系统误差矫正方法,通过实验验证了该方法的可行性。     

基于改进陷波器的激光振镜高频振动抑制研究

文章提出一种改进陷波器来抑制激光振镜电机摆动时扭力共振频率所产生的振动与噪音。首先,通过精心设计的实验,分析振镜电机共振频率,建立振镜电机扭力共振频率频谱图,进而设计出抑制共振频率的陷波滤波器电路;其次,通过严格的数学分析与理论推导,计算出最佳电路参数,利用Orcad PSpice与Matlab进行仿真验证电路参数,实现了数字陷波器的优化设计,并将实体电路加入激光振镜电机驱动器回路内。设计两级级联陷波滤波器,通过可变电阻可以方便地调节滤波频率和衰减深度的参数,以抑制一阶和二阶扭转共振。实验结果表明,该陷波器的Matlab仿真结果和计算分析结论一致,级联陷波器能有效地抑制振镜电机运转时的扭转共振,提高激光振镜扫描系统的精度和稳定性。     

快速成形中的振镜扫描系统

介绍了快速成形制造 ( RP&M)中激光选区烧结 ( SLS)的振镜扫描系统 ,推导了振镜坐标与 XY坐标的转换公式     

快速成形中的振镜扫描系统

介绍了快速成形制造（ＲＰ＆Ｍ）中激光选区烧结（ＳＬＳ）的振镜扫描系统,推导了振镜坐标与ＸＹ坐标的转换公式。     

基于直接激光金属烧结的金属粉末扫描路径实验研究

通过Ni基F105金属粉末的直接激光烧结实验,详细探讨了不同扫描方式对金属粉末直接激光烧结制备件的成形尺寸精度、表面质量、微观组织结构和制件性能的影响及其形成机理,并在此基础上提出了扫描路径的初步规划。     

基于振镜扫描的45钢表面激光快速熔覆Ni60涂层形貌及性能

通过熔覆层形貌及性能分析研究了一种新型的激光熔覆技术-振镜扫描激光快速熔覆技术。该技术以中功率光纤激光为能量源,采用刮板进行粉末预置,以振镜快速扫描控制激光束在零件表面熔化选区内金属粉末,实现激光快速熔覆。试验表明:利用该工艺在45钢表面熔覆Ni60粉末,可在扫描速度≥50mm/s的条件下,以不足200W的激光功率获得表面平滑及组织致密的熔覆层,所形成的熔覆层与45钢基体结合良好,熔覆层的显微硬度可达500 HV1以上。这表明采用该工艺可以快速获得高致密度、高硬度、表面质量较好的熔覆层。     

40CrNiMoA钢激光淬火层的磨损实验研究

研究了40CrNiMoA钢激光淬火层的组织、耐磨性及磨损机理。试验结果表明：激光淬火组织具有良好的耐磨性．比高频淬火提高了2．3倍。     

齿轮激光淬火工艺研究

为有效减少齿轮在使用过程中的疲劳点蚀、断齿等失效现象,采用激光淬火对齿轮进行热处理.结果表明,齿轮经激光淬火后.可获得沿齿廓均匀分布的硬化层,齿轮激光淬火变形小,精度高,可有效提高齿轮的使用寿命.     

基于正交试验的端帽激光淬火工艺研究

对自动流量平衡阀过流端帽的表面进行激光淬火研究,利用正交试验对影响激光淬火的因素进行了研究,得出激光淬火的最佳参数以及脉冲电流、扫描速度和离焦量对激光表面硬度和淬硬层深度的影响规律.试验结果表明,只要工艺参数选择适当,可获得很好的表面淬火质量,为激光加工提供了理论指导.     

38CrMoAl钢激光淬火研究

利用连续波CO2激光束,对38CrMoAl钢进行了激光表面淬火研究,测量了淬硬层厚度和硬度分布,并对其金相组织进行了观察和分析。结果表明,38CrMoAl钢激光淬硬层的硬度可达850HV0．3,是未淬火基体的3～4倍。激光淬火层分为均匀相变区和过渡区,均匀相变区组织由均匀细化的位错马氏体(包含少量残留奥氏体)组成,过渡区为板条马氏体和未溶铁素体的混合组织。在激光功率和离焦量一定的条件下,硬化层厚度和宽度均随扫描速度增加而减小,而淬硬层硬度首先随扫描速度的增加而增加,达到一最大值时又呈下降的趋势。在离焦量48mm,功率1．8kW的条件下,38CrMoAl钢激光淬火的最佳扫描速度是20mm／s。     

45钢激光淬火工艺的研究

采用1 KW激光器、X-Y工作平台及光学电镜,研究45钢激光淬火工艺过程中的微观组织及性能的变化规律,确定淬火层的硬度指标及优化激光淬火方案。结果表明,当淬火工艺参数为P=143W,V=6mm/s,L=26.0mm,S=0.1 mm时,试验钢淬火后表面形成枝晶,其组织由隐针马氏体和少数残留奥氏体组成,为最优激光淬火方案。     

齿轮激光淬火起始温度的研究

提出了齿轮激光淬火逐齿扫描时每个轮齿的“起始温度Ti”的渐变性。根据“控制体”能量守恒原理 ,导出了Ti 计算公式。针对Ti 的渐变性 ,为保证齿轮激光淬火质量 ,防止齿面出现微熔 ,提出了在齿轮扫描过程中激光参数的随变方法 ,并给出了随变值的计算公式     

扫描路径规划对激光弯曲成形影响的实验研究

在三维激光成形中,扫描步距、扫描的先后次序、扫描线距自由端的距离等扫描路径规划参数对最终变形量都有影响。实验表明：当扫描线距自由端的距离L′增加时,弯曲角度随之增大,但当L′继续增加时,板料的弯曲角度却减小,最后逐渐趋于平缓。当扫描步距太小,板料的总体弯曲效果并不好,而且由于重叠加热,使板料硬度降低。随着扫描步距的继续增大,板料的最终弯曲效果只是每次扫描的弯曲变形量的简单迭加。而且实验发现,先采用大的步距对板料进行扫描,然后在两条扫描线之间再插入扫描线,此时的弯曲效果比顺次加热的弯曲效果要好。     

激光淬火区应力-应变关系压入法实验测量研究

为了利用变形体力学理论评价激光淬火区的实际效用,需要知道激光淬火区应力-应变关系。根据应力-应变关系的球形压头压入法测量原理,对激光淬火区应力-应变关系等力学参数进行了测量。以CO_2激光器表面淬火的30CrNi2MoVA钢为材料原型进行实验研究。结果表明,可以利用球形压头、进行循环多次压入激光淬火区表面,即可确定激光淬火区平均应力-应变关系。     

齿轮激光淬火研究进展

综述了齿轮激光淬火加工理论及方法的研究进展,分析了淬火硬化层形成机理以及与传统齿轮淬火硬化层形成机理的差异。通过对激光淬火加工的扫描方式、偏置量、扫描速度、入射角以及辅助冷却方式等工艺的分析,提出了相应的优化方案。对激光淬火和常规淬火后齿面的硬度、耐磨性、变形量、金相组织以及晶粒形状和分布进行了分析,认为齿轮激光淬火比常规淬火具备更优的机械性能。     

磨辊的激光淬火

1我国磨辊生产及使用现状我国是一个面粉生产大国，每年生产上亿吨面粉。小麦从颗粒状到粉末状的过程是用磨面机实现的。目前世界上各国制造的磨面机均为磨辊式，即两个转动的磨辊将小麦轧碎滚压成粉状，经筛网分离出新皮，而成为食用面粉。1980年代我国引进了一批国外著名厂家制造的磨面机，其配套的磨辊用完之后，均换用国内制造的磨辊。现国内磨辊专业制造厂家制造的磨辊均采用与国外磨辊制造厂同样的材料和方法制造，即高磷耐磨铸铁离心浇铸成型，表面经机械加工出螺旋状磨齿，但未进行表面热处理。由于磨面机的生产效率很高，因而未经…