0Cr18Ni9不锈钢箔的飞秒激光烧蚀

利用飞秒激光对厚度为20 μm的0Cr18Ni9不锈钢箔进行了表面烧蚀、微细切割等试验,并研究了不锈钢箔的烧蚀特性。首先,根据烧蚀区域的直径和脉冲能量的关系,得到了0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值,并估算了飞秒激光的束腰半径。然后,对飞秒激光切割不锈钢箔的边缘进行金相观察并测试了切割试件的电阻率,以确定飞秒激光切割对不锈钢箔的热影响。最后,对切割试件进行X射线衍射分析(XRD),以确定飞秒激光切割对不锈钢箔物相组成的影响。实验结果表明:飞秒激光的束腰半径为10.416 μm;厚度为20 μm的0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值为0.455 J/cm²;飞秒激光切割后试件的金相组织处于回复阶段,因此金相组织不会产生明显变化;飞秒激光切割后不锈钢箔的物相组成没有变化,但物相的相对含量发生了改变。     

等离子体吸收对飞秒激光烧蚀绝缘材料的影响

以自由电子运动的速率方程模型为基础,研究了飞秒脉冲激光对绝缘材料的烧蚀机理,考虑了等离子体对激光能量的吸收效应,建立了激光强度与电子数密度及等离子体吸收系数三者相互耦合的数学模型,计算出飞秒激光烧蚀绝缘材料时的烧蚀阈值,分析了考虑等离子体吸收效应对烧蚀阈值的影响,通过与不考虑等离子体吸收所得结果相比较说明该效应是影响烧蚀阈值的一个重要因素.     

飞秒激光加工SiC的烧蚀阈值及材料去除机理

超短脉冲激光微加工技术以其独特的优势,尤其是对硬脆难加工类宽带隙材料的精密处理,而使其成为微结构加工中的研究热点.利用飞秒激光微加工系统对宽带隙材料SiC的烧蚀特性进行理论和试验研究.应用扫描电子显微镜、原子力显微镜和光学显微镜等检测技术对样品的烧蚀形貌进行检测,以分析烧蚀区域的形貌特征及微结构质量.依据烧蚀孔径和入射脉冲激光能量之间的函数关系,得出SiC材料的烧蚀阈值为0.31 J/cm2,并估算出光束的束腰半径为32 μm.研究脉冲数目、重复频率和入射激光功率等对加工微结构形貌的影响规律,根据试验参数加工出形状规则的微孔结构,并对微结构的烧蚀形貌及材料的去除机理进行分析,为实现微结构的精密加工提供了重要的指导.     

飞秒激光烧蚀石英玻璃表面质量分析

基于不同激光功率线烧蚀试验,研究激光偏振模式对烧蚀线宽度及表面形貌特征的影响。结合线烧蚀优化参数,开展不同线重叠率δ的面烧蚀试验,利用表面轮廓仪进行烧蚀表面粗糙度分析;建立扫描速度和线重叠率对残留高度影响的关系表达式,并进行计算分析。研究表明,当线偏振方向平行于扫描方向时,线偏振光烧蚀线质量优于圆偏振光,且其烧蚀线宽比圆偏振光大。当δ由65%增大到90%时,线偏振光烧蚀面垂直于扫描方向的轮廓算数平均偏差Ra先减小后增大,并在δ=80%时达到最小值1.05 μm;圆偏振光Ra随δ增大而减小,在δ=90%时达到最小值1.63 μm。此外,烧蚀面微观不平度十点高度Rz计算结果与试验结果基本吻合,且Rz与δ呈线性关系,并随δ增大而减小。     

飞秒激光制备不锈钢微纳结构工艺研究

开展了飞秒激光加工不锈钢的具体试验。通过设置不同工艺参数,研究单因素试验中不同变量对表面微结构各项指标的影响规律,并分析总结其形成机理;进一步设计正交试验,通过改变工艺参数获得形貌不同的矩阵阵列微结构,并对多因素下表面综合加工情况进行了研究,归纳各因素对微结构深度、宽度及粗糙度的影响规律;对结果进行极差分析,确定影响最大加工因素,得出设定参数内最优加工水平工艺。     

基于飞秒激光双光子的微齿轮加工技术研究

针对传统加工方法很难实现微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)零部件高质量加工的问题,在微细加工技术研究基础上,提出采用飞秒激光双光子聚合加工技术加工标准渐开线微齿轮的方法.采用钛蓝宝石激光器自行搭建的飞秒激光双光子加工系统,能够输出波长为800 nm的飞秒激光用于双光子聚合加工,利用AutoCAD软件设计标准渐开线微齿轮,通过理论和试验两种方法研究激光功率与单个固化点尺寸之间的关系,进而研究扫描步距与加工精度和表面粗糙度之间的关系,结果表明,激光功率越小,加工分辨率越高;扫描步距越小,加工变形越大,但表面质量提高.采用优化后的加工工艺参数加工出高质量的标准渐开线微齿轮,其表面粗糙度Ra27.66 nm.因此,飞秒激光双光子加工技术能够为微齿轮或其他MEMS零部件的加工提供一条有效途径.     

飞秒激光精修面齿轮的扫描烧蚀特征控制

基于飞秒激光精修面齿轮时的能量累积效应,建立了光子-电子-晶格系统间耦合作用的三温传热模型,提出一种确定飞秒激光烧蚀齿面扫描路径间扫描间距的方法。仿真得出,能量密度为6.47 J/cm2时,平衡温度3200 K超过材料的熔化温度,热累积效应明显。根据不同的扫描间距计算激光累积强度,以控制凹坑烧蚀深度和轮廓。实验结果显示,能量密度为6.47 J/cm2时,随着扫描间距的减小,激光累积强度增大,齿面的烧蚀深度线性增大;扫描间距为25 μm时的齿轮表面加工质量良好。     

纳米孪晶立方氮化硼的飞秒激光材料去除机理

为实现能应用于超精密切削的新型超硬纳米孪晶立方氮化硼(nt-cBN)刀具的制备,探索了飞秒激光烧蚀方法对nt-cBN的材料去除特性。使用激光单点烧蚀方法及理论公式计算出了nt-cBN的烧蚀阈值及阈值功率,分别为0.523 J/cm~2和4.1 mW;基于烧蚀阈值,对nt-cBN材料在多种烧蚀功率下的单点烧蚀圆孔形貌进行了表征,并分析了不同阶段圆孔内壁多种微结构的形成与演变机理,阐明了随激光功率增加,nt-cBN表面经历了快速热汽化、熔化和相爆炸三种材料去除机理,并形成了纳米驼峰、爆裂和周期性波纹等不同烧蚀显微结构;对nt-cBN块材进行了直线扫描烧蚀加工,提出了基于光束扫描的动态烧蚀过程对材料的破坏形式及去除原理,并与单点烧蚀形成对比;建立了不同烧蚀功率下,飞秒激光扫描速度与加工微槽宽度和深度的关系曲线,并分析了烧蚀功率和扫描速度对加工效率和加工质量的影响规律,提出了能够保证加工效率并同时改善加工质量的激光扫描速度在0.1 mm/s左右。     

三维激光烧蚀加工的试验研究

针对激光烧蚀加工出三维表面所存在的几个问题,即沿光轴方向的尺寸精度,必要的表面粗糙度和表面完整性,设计了一种扩束-无球差聚焦光路系统,并配合适当的激光焦斑峰值功率密度,大大改善了直接切削的尺寸精度,从传热学角度分析了激光烧蚀的能量传输,获得了对激光烧蚀过程的了解,以陶瓷为例的激光烧蚀实验证实了这一分析的正确性,从而为改善激光烧蚀加工的表面粗糙度提供了依据。     

飞秒激光双光子聚合三维微细加工技术及系统研发

阐述了飞秒激光双光子聚合（TPP）制造三维零件微快速原型技术和成形系统的搭建及其实现的理论基础,分析该技术的两大显著技术优势以及双光子吸收特性、双光子聚合工艺流程、成形材料及双光子触媒的特性,并在此基础上进行工艺参数影响分析和优化组合,给出初步实验结果,提出系统未来发展提升空间。     

不锈钢薄板的激光弯曲成形试验研究

以不锈钢薄板的激光弯曲成形为研究对象，通过实验研究其成形过程及影响因素。首先介绍了激光成形的工艺过程及影响因素；然后通过试验研究了激光能量、扫描速度、激光光斑大小和扫描次数等因素对弯曲成形角度的影响。     

激光扫描速度对304不锈钢薄板组织和性能的影响

研究了在5k W激光功率下,激光扫描速度对304不锈钢薄板搭接接头组织和性能的影响。实验结果表明,焊缝区出现分层现象,层界存在着向两侧层中心延伸的树枝晶组织,层中心为细小的等轴晶。熔合线附近为树枝晶组织,垂直于熔合线向焊缝中心生长。不同扫描速度下,焊缝区的硬度均低于母材硬度,随着扫描速度的提高,焊缝区的硬度值趋于稳定,焊缝中心的硬度值,呈现下降趋势。扫描速度不同,焊接接头强度也不同,扫描速度为72mm/min时,焊接接头的抗拉强度接近于母材的强度。     

分离机中不锈钢碟片表面处理工艺的选择

文中介绍了激光淬火与氮化处理的两种表面复合处理工艺方案:激光-氮化复合处理和氮化-激光复合处理。以离心式分离机中4Cr13不锈钢碟片为试验材料,用两种不同的工艺方案对4Cr13钢试样进行表面复合强化处理。根据所得硬度分布曲线和硬化层深度比较表,分析了激光淬火与氮化处理的不同组合顺序对材料表面硬化层硬度分布和硬化层深度的综合影响效果,最后得出采用氮化-激光复合处理工艺方案可以达到试样表面复合强化处理工艺要求。     

1Cr13不锈钢零件表面斑点现象分析

密封螺塞用于密封舱测试电缆的密封,由于拆装的需要,密封螺塞中的密封座和螺塞采用了有良好抗磨损的1Cr13马氏体不锈钢。在某批密封座和螺塞生产中,发现密封座和螺塞上有明显的斑点现象。分别对具有斑点的密封座和螺塞进行取样,分别进行了表面形貌分析、扫描电镜、X射线能谱分析等方式,对斑点处和无斑点处的铬含量、氧含量等成分对比,发现螺塞上的斑点处有明显的氯峰和氧峰,且微观表现为红褐色,螺塞上的斑点为腐蚀现象,而密封座上斑点通过成分、形貌等对比分析,密封座上斑点不是腐蚀现象。     

不锈钢化学着色影响因素的研究

研究了前处理、后处理及着色液的浓度、添加物等对不锈钢着色工艺和质量的影响,同时还测试了着色件的耐蚀性、耐磨性及加工成型性。     

不锈钢表面加工的现状与发展趋势

分析常见不锈钢材料的特点和用途,归纳当前生产中常用的加工方法。在对机械抛光、电解抛光、磁流变研抛等各种加工方法的特点和适用场合进行分析的基础上,指出目前加工方法存在的问题,并对未来的发展趋势提出展望。     

车铣复合加工不锈钢细长轴的试验研究

对不锈钢细长轴进行车铣复合切削加工试验,重点研究了工件转速、铣刀转速、切削厚度等因素对工件加工表面粗糙度的影响,并对试验参数进行了优化。在优化的切削参数下,以尺寸精度为评价指标,对长径比较大的不锈钢细长轴进行正向、反向车铣加工试验研究。结果表明,反向车铣切削加工细长轴,能够获得较好的表面质量和较高的加工精度;在较优的工艺条件下,可获得表面粗糙度值为Ra0.458μm,尺寸精度优于0.015 mm的Φ9mm×300mm的不锈钢细长杆。     

0Cr17Ni7新型不锈钢板材的冲裁性能研究

0Cr17Ni7是为生产国产新型高档列车而专门研制的不锈钢板材。为满足国内列车生产厂的冲压生产需要,我们对5种不同厚度(d=10,15,20,25,30)的该种板材进行冲裁性能试验,得出其在各种不同相对间隙下的不同板厚的冲裁性能数据,以便于工厂生产时参考和选用。     

激光冲击强化与喷丸提高不锈钢疲劳性能对比研究

对不锈钢材料1Cr11Ni2W2MoV进行了激光冲击强化和喷丸强化后表面粗糙度和残余应力测试分析,与喷丸相比,激光冲击强化对试件表面形貌和表面粗糙度的影响更小,产生的残余压应力更大。对光滑试件和2种强化后试件的振动疲劳对比试验表明,激光冲击强化能显著提高不锈钢材料振动疲劳寿命,是喷丸的2倍以上。