应用Nd∶YAG激光加工连杆初始裂解槽

为改善连杆裂解槽加工精度和质量,进而提高裂解连杆的成品率,通过试制两种连杆产品,确定了激光加工参数。采用Nd∶YAG固体激光器对两种类型的连杆进行了裂解槽激光加工试验,分析了采用不同切割参数加工的裂解槽质量,并对激光切割参数进行了优化。结果表明:激光峰值功率、离焦量、切割速度、脉冲频率、辅助气体压力、激光入射角等对裂解槽的加工质量均有很大的影响,其中激光峰值功率2.4kW,脉冲时间0.4ms时,切槽深度为0.453～0.457mm,当脉冲频率与切割速度比值约为3,在非正离焦量状态下,所加工的裂解槽对连杆的裂解非常有利,能够满足M0406连杆的裂解质量要求。     

46MnVS5连杆脉冲激光切割裂解槽实验研究

分析总结了不同脉冲光纤激光加工参数（脉冲功率、脉冲频率、脉冲宽度和切割速度）对新型胀断连杆材料46MnVS5裂解槽几何尺寸的影响规律。结果显示：随着脉冲功率、脉冲频率和脉冲宽度的增大,裂解槽的深度和宽度都有不同程度的增加,其中脉冲功率对张角的影响较大,脉冲频率和脉冲宽度对张角的变化不明显;槽深和槽宽随着切槽速度的增加均减小,张角则在一定尺寸范围内变化。当加工出来的槽深在450～700μm、槽宽在150～200μm时,张角在15°～20°范围内变化,可满足加工要求。     

基于Nd: YAG固体激光器预制连杆初始裂解槽研究

裂解槽的设计与加工是连杆裂解加工技术的核心和技术关键,将直接影响着连杆的裂解质量。为提高连杆裂解槽加工质量,采用Nd：YAG固体激光器对两种类型的连杆进行了裂解槽激光加工试验,分析了不同切割参数对裂解槽质量的影响,并对激光切割参数进行了优化。结果表明：激光峰值功率、离焦量、切割速度、脉冲频率、辅助气体压力、激光入射角等对裂解槽的加工质量都有很大的影响,其中激光峰值功率直接影响着裂解槽的加工深度,在切割速度与脉冲频率比值约为1：3以及非正离焦量状态下所加工的裂解槽对连杆的裂解都非常有利。     

长脉宽脉冲激光硅片弯曲成形试验

利用毫秒脉宽Nd:YAG激光对硅片进行了弯曲试验,给出了长脉宽脉冲激光弯曲硅片的能量阈值条件。研究了长脉宽Nd:YAG激光脉冲频率和脉冲宽度参数对硅片弯曲角度的影响,同时说明了脉冲频率和脉冲宽度参数对弯曲角度的影响可以转换成扫描速度和功率密度对弯曲角度的影响,并对试验结果进行了分析,引入了脉冲占空比来表征能量的时域分布对弯曲现象的影响。试验结果表明,采用毫秒量级脉冲激光可以对硅片进行弯曲加工,弯曲角度可达20°以上。     

毫秒脉冲激光辐照光学镜片的热力效应

K9光学镜片是坚硬的脆性材料,对其进行切割、打孔等加工时容易产生裂纹甚至碎裂,而毫秒脉冲激光加工技术具有非接触、精度高、效率高等优点,逐渐被用于切割、打孔领域。为了将毫秒脉冲激光对K9光学镜片进行切割和打孔技术进一步的加强,利用脉宽为1 ms、功率为3 W且重复频率分别为900 Hz、500 Hz、100 Hz的毫秒脉冲激光辐照K9光学镜片,通过构建毫秒脉冲激光辐照光学镜片的热、力效应测量系统,记录K9光学镜片的表面温度演化过程以及镜片表面的实时应变,获得了不同频率毫秒脉冲激光辐照K9光学镜片的温度时程曲线和径向、环向应力时程曲线。得到如下结论：脉宽相同时,随着激光频率的增大,占空比增大,进而导致镜片吸收能量产生的温升增大,对K9光学镜片损伤也越大,得到最高温度与激光频率的2阶多项式拟合函数y=289.03213+0.02698x+4.19812×10^-4x²;脉宽相同时,随着激光频率的增大,占空比增大,镜片温度升高,温度梯度增大,加剧镜片内部单元的涨缩,从而使得径向、环向应力均增大,对K9光学镜片损伤也越大,得到径向、环向应力与激光频率的2...     

毫秒激光金属打孔的解析和实验

研究了用毫秒脉宽的长脉冲激光单个脉冲打深孔的成形过程和打孔速率.首先,由切割法得到了1 ms脉宽的Nd:YAG高斯激光对厚铝板打孔时孔的形貌,激光能量为7.9和28.9 J时,对应的孔深分别为1.849和2.975 mm.根据实验建立了轴对称模型,通过热传导方程得到了固相温度的解析解.然后,假设物质一旦熔融就离开孔,由...     

锂离子电池正负极片纳秒脉冲激光切割新工艺及特征研究

针对锂电极耳切割质量和效率不佳等难题,建立纳秒激光切割极片的模型,研究锂电池极耳纳秒脉冲激光切割新工艺及切割形貌特征,提出通过热影响、平面毛刺、端面毛刺的平均值来判断切割锂电池极耳的质量.分析不同的纳秒脉冲切割参数(如激光能量、激光波形、重复频率、切割速度等)对切割质量的影响.通过实验研究工艺参数优化,探究纳秒脉冲激光工艺参数对切缝特征的影响规律.试验结果表明,纳秒激光波形、激光频率与激光切割速度对切缝特征影响较大,当在纳秒激光功率200 W,切割速度1000～4000 mm/s时,切割铝箔、铜箔、石墨毛刺长度能达到10～30μm切割精度,实现较好的切割效果.     

锂离子电池正负极片纳秒脉冲激光切割新工艺及特征研究

针对锂电极耳切割质量和效率不佳等难题,建立纳秒激光切割极片的模型,研究锂电池极耳纳秒脉冲激光切割新工艺及切割形貌特征,提出通过热影响、平面毛刺、端面毛刺的平均值来判断切割锂电池极耳的质量.分析不同的纳秒脉冲切割参数(如激光能量、激光波形、重复频率、切割速度等)对切割质量的影响.通过实验研究工艺参数优化,探究纳秒脉冲激光工艺参数对切缝特征的影响规律.试验结果表明,纳秒激光波形、激光频率与激光切割速度对切缝特征影响较大,当在纳秒激光功率200 W,切割速度1000～4000 mm/s时,切割铝箔、铜箔、石墨毛刺长度能达到10～30μm切割精度,实现较好的切割效果.     

锂离子电池正负极片纳秒脉冲激光切割新工艺及特征研究

针对锂电极耳切割质量和效率不佳等难题,建立纳秒激光切割极片的模型,研究锂电池极耳纳秒脉冲激光切割新工艺及切割形貌特征,提出通过热影响、平面毛刺、端面毛刺的平均值来判断切割锂电池极耳的质量.分析不同的纳秒脉冲切割参数(如激光能量、激光波形、重复频率、切割速度等)对切割质量的影响.通过实验研究工艺参数优化,探究纳秒脉冲激光工艺参数对切缝特征的影响规律.试验结果表明,纳秒激光波形、激光频率与激光切割速度对切缝特征影响较大,当在纳秒激光功率200 W,切割速度1000～4000 mm/s时,切割铝箔、铜箔、石墨毛刺长度能达到10～30μm切割精度,实现较好的切割效果.     

工艺参数对不锈钢薄板激光切割质量的影响

采用YAG脉冲激光切割机对1 mm厚的304不锈钢薄板进行了切割试验,通过正交试验方法,研究了激光切割工艺参数对切口表面的宏观形貌、切缝宽度和端面粗糙度的影响规律,并对激光切割工艺参数进行了优化。结果表明:随着电流增大,切口下表面挂渣量增大;随着电流、脉宽和频率的增大,切缝宽度均增大;随着脉宽的增大,端面粗糙度迅速增大,随着电流、频率和切割速度的增大,端面粗糙度先减小后增大。根据正交试验结果分析,激光切割1 mm厚的304不锈钢板的最佳工艺参数为电流120 A,脉宽0.5 ms,脉冲频率100Hz,切割速度300 mm/min。     

激光切割头摆动机构的动力学仿真及试验

激光切割裂解槽机床是连杆裂解加工的关键设备之一,用于完成连杆初始裂解槽的切割.本文介绍了该机床的激光头摆动机构,对摆头机构进行了ADAMS动力学仿真.根据仿真结果确定了合理的液压参数(液压压力为2.5 MPa,溢流阀流量系数为0.2),并完成了摆头机构的物理切割试验.试验结果表明,在合适的工艺参数条件下,摆头机构的定位精度达到±0.02 mm,且工作稳定、可靠,连杆裂解槽槽深均为(0.5±0.05) mm.提出了伺服电机驱动激光头摆头方案,对改进的摆头方案进行了ADAMS运动学仿真.仿真结果表明,改进后的摆头机构可在0.4 s内完成摆头动作,且摆动角度调整方便,说明改进后的摆动机构是较理想的激光头摆动方案,可为连杆初始裂解槽激光加工主机结构优化提供可靠的理论依据.     

激光切割头摆动机构动力学仿真及试验研究

摘要：介绍了连杆裂解槽激光加工机床的激光头摆动机构，对摆头机构进行了ADAMS动力学仿真，根据仿真结果确定了合理的液压参数（液压压力为2.5Mpa，溢流阀流量系数为0.2），并完成了摆头机构的物理切割试验，试验表明，在合适的工艺参数条件下，摆头机构工作稳定、可靠，连杆切割效果较好。同时提出了伺服电机驱动激光头摆头方案，对改进的摆头方案进行了Adams运动学仿真，仿真结果表明，改进后的摆头机构摆动迅速、准确，摆动角度调整方便，为连杆初始裂解槽激光加工主机结构优化提供可靠的理论依据。     

激光切割CVD金刚石厚膜的工艺研究

本文利用Nd:YAG激光器对0.4mm厚的CVD金刚石膜进行切割,用扫描电子显微镜(SEM)研究了激光脉冲能量、脉冲宽度和脉冲频率等工艺参数对金刚石厚膜切割的影响。研究结果表明,在脉冲电流高于200A和减小脉冲电流至150A、脉冲宽度为2ms时能一次性切透金刚石厚膜但切割断面存在许多微裂纹和缺陷。增大脉冲频率有利于提高切割断面的平整度;采用二次切割比一次切割可得到更为平整的切割断面,断面粗糙度Ra可达到1μm。     

正交实验方法在激光焊接中的应用

为获得优先的激光焊接工艺参数,采用四因素、三水平的正交实验方法设计激光焊接实验,以抗拉强度为标准,获得焊接优化水平参数为电流180A,脉宽3ms,频率30Hz,速度10mm/s.采用金相显微镜、显微硬度计、激光扫描显微镜、万能实验机等设备对焊接接头做金相分析、硬度测试以及拉伸试样断口分析,焊接接头硬度、基材硬度范围为H...     

氮化硅陶瓷水射流辅助激光精密加工

为解决工程陶瓷在激光加工中的表面质量问题提出了溶液辅助激光加工方法,首先在综合国内外有关研究的基础上,分析了激光穿越水层的能量传输、激光作用水下固体物质的热传导和静水及水射流辅助激光加工的作用机理;搭建了旁轴射流与超声振动辅助激光复合加工系统,开展了不同加工条件下氮化硅陶瓷刻槽对比试验。借助扫描电子显微镜检测分析激光刻蚀槽体形貌,运用激光共聚焦显微镜观测了槽体截面轮廓。研究表明,水射流辅助激光加工氮化硅陶瓷,因激光穿越水层、水的对流冷却等作用减少了激光烧蚀材料的有效能量,刻蚀深度有所降低;同时由于水层的存在改变了加工区域能量分布,使得槽口变宽。当激光电流200A、频率50Hz、脉宽0.6ms时刻槽深度相对减小30%,宽度增大21%。水与氮化硅在激光作用下的会发生水解等效应,且水蒸汽、材料蒸汽、熔融粒子、气泡等沿水流动方向被带走,有利于表面质量的提高,综合效果良好。     

用于纳秒级窄脉冲工作的大功率半导体激光器模块

介绍了一种将脉冲半导体激光器发射应用系统中脉冲整形电路、驱动电路、激光器保护电路、激光器集成封装成一个激光器模块的方式。当激光器工作于纳秒级窄脉冲状态下时,激光器封装引腿所产生电抗会使得耦合进激光器的脉冲波形劣化,能量损失。为得到上升时间短,波形半宽窄,峰值功率大的光输出,改进激光器管芯的结构并采用混合光电子集成的方式将驱动电路和激光器管芯封装在一个模块内,使得窄脉冲电信号高效地耦合进半导体管芯。分析验证了改进后的激光器模块的各项输出参数均得到改善。同等条件下,改进后的模块在光脉冲宽度为4.5ns时,峰值功率比单独封装激光器提高6倍多。此激光器模块可以得到宽度7ns左右,峰值光功率176W的光脉冲输出。测试了该模块在脉冲宽度为7ns左右的U-P曲线。     

An integrated evolutionary approach for modelling and optimization of laser beam cutting process

This paper presents a new integrated methodology based on evolutionary algorithms (EAs) to model and optimize the laser beam cutting process. The proposed study is divided into two parts. Firstly, genetic programming (GP) approach is used for empirical modelling of kerf width (Kw) and material removal rate (MRR) which are the important performance measures of the laser beam cutting process. GP, being an extension of the more familiar genetic algorithms, recently has evolved as a powerful optimization tool for nonlinear modelling resulting in credible and accurate models. Design of experiments is used to conduct the experiments. Four prominent variables such as pulse frequency, pulse width, cutting speed and pulse energy are taken into consideration. The developed models are used to study the effect of laser cutting parameters on the chosen process performances. As the output parameters Kw and MRR are mutually conflicting in nature, in the second part of the study, they are simultaneously optimized by using a multi-objective evolutionary algorithm called non-dominated sorting genetic algorithm II. The Pareto optimal solutions of parameter settings have been reported that provide the decision maker an elaborate picture for making the optimal decisions. The work presents a full-fledged evolutionary approach for optimization of the process.