激光焊接神经及其热效应的研究

介绍利用氩激光焊接鼠生骨神经的实验,与传统缝合法比较进行了生理、病理测试和研究,并对焊接机理进行了探讨。     

激光焊接中聚焦透镜热效应研究

通过理论计算和实验研究了激光焊接中聚焦透镜的热效应,以及聚焦透镜的热效应对激光焊接工艺的影响,找出了其中一些规律,对激光焊接工艺和提高焊接质量有一定指导意义。     

微细激光焊接中PSD定位方法研究

在精密微细激光焊接中,除对激光参数有严格要求外,对准焊点的位置是一个重要环节.为提高工作效率,研究以高分辨率位置敏感传感器(PSD)为核心,根据激光三角法测量原理.对微米级细丝定位.设计了一套位置探测系统.针对微细激光自动焊接存在的问题提出了一种精确定位方法.该系统采用二维步进电机驱动的工作台,可根据不同工件设计各种夹具.在X方向移动时,动态检测细丝的偏移量.通过计算机采集数据,软件计算,实时控制调整,适应激光精密焊接定位的要求.用激光粉末熔覆技术实现高质量、高可靠性的互熔焊接.     

激光深熔焊接小孔效应的传热性研究

激光焊接由于其焊缝深宽比高、热影响区小以及高的焊接速度而在工业上得到越来越广泛的应用。激光深熔焊接的本质特征就是存在着小孔效应。采用高速摄影的方法清晰、完整地观测了激光深熔焊接GG17玻璃时的小孔，实验研究了离焦量、焊接速度对小孔和熔池形状、尺寸的影响。在分层假设的基础上建立了激光深熔焊接小孔效应的传热模型，并根据观测到的小孔形状和尺寸，用有限元法计算了小孔周围的温度场和流场。实验与模拟计算结果表明，小孔前沿的温度梯度比后沿的大；焊接熔池中的最大对流速度达到了焊接速度的10倍左右；小孔形状和尺寸的实验观测为系统研究激光深熔焊接时的小孔效应提供了一种新的方法。     

激光成形GH3536合金的显微组织与力学性能研究

采用激光熔覆沉积（LCD）成形技术在锻造GH3536合金表面制备了GH3536合金,并对其显微组织与力学性能进行研究。结果表明,LCD成形GH3536合金的激光成形区与锻造基材之间形成了宽度为250～320μm的等轴晶结合区。此外,在成形区还发现了宽度为2～2.5 mm具有枝晶结构的鱼鳞状熔池,以及少量孔洞缺陷。在成形过程中,在结合区和成形区析出了M6C和M23C6碳化物。由于成形区GH3536合金具有比基材更高的室温拉伸强度,激光熔覆沉积成形GH3536表现出明显的各向异性,垂直于成形方向材料的抗拉强度与屈服强度比平行于成形方向分别高12.5%和9.1%,但其延伸率低7.7%。由于成形区GH3536合金晶粒尺寸较大,并且存在少量孔洞缺陷,其维氏硬度比基材降低了12.4%。     

钛合金T形件双激光焊接力学性能与组织研究

采用双激光焊接技术分别对TC2与TA15钛合金的T形接头进行焊接试验,并对接头进行了650℃的热处理去应力,分析接头的微观组织,测试接头的力学性能,讨论热处理工艺以及立筋对接头力学性能的影响。结果显示,经过650℃热处理后,TA15钛合金接头的力学性能基本没有发生变化,而TC2钛合金接头力学性能略有降低。这主要是由于热处理后TC2组织呈现明显的回复再结晶形态。由于立筋的存在,TC2接头的拉伸性能优于母材,且由于接头晶粒取向与原母材的纤维方向呈一定角度,不再垂直于剪切测试受力方向,故剪切性能高于母材,但650℃热处理对接头力学性能影响较小。对垂直于立筋方向受力的拉伸力学性能提升不明显,仅为2%,而对垂直于立筋方向受力的剪切性能有明显提升,约为25%。     

激光针灸热效应的定量描述

从激光对穴位组织的热作用，探讨激光针灸的作用机理，利用能量守恒建立穴位组织的热传导微分方程，对针灸作用作量化描述，为激光针灸的临床治疗提供理论基础。     

激光熔覆直接制造金属零件的组织及力学性能分析

利用激光熔覆直接制造技术,采用不同的路径填充模式制备了不锈钢拉伸试样,对试样进行拉伸试验并对断口进行电镜扫描分析。结果表明,所制备的金属拉伸试样结合强度高,表现为韧性断裂,其屈服强度与断裂强度高于相近成分下常规加工方式所加工试样的相应值。激光扫描方向对拉伸性能的高低没有显著影响。拉伸试样显微组织晶粒细小,具有定向凝固特征。     

激光熔覆立铣刀的制造研究

采用同步送粉激光熔覆方法，在45#钢立铣刀坯材的刃带部位，熔覆一层钴基自熔合金作为立铣刀的加工刃。研究了激光熔覆工艺参数对激光熔覆层形状和开裂的影响，结果表明，熔层宽度的关键因素是激光的有效光斑尺寸，它是由激光功率密度与熔覆速度决定的；熔层高度的关键因素是粉末的线送粉速率，它是由送粉器的送粉速率与熔覆速度的比值决定的；提高激光功率可显著降低熔层开裂倾向。同时，薄的熔层形状可以降低熔层开裂的倾向。进行了激光熔覆立铣刀工装设备．和工艺研究；采用优化工艺，在45#钢铣刀坯材上熔覆成功无裂纹，成型良好、硬度分布满足使用要求的功能层；通过了国标GB／T122．4．3-90规定的立铣刀切削性能试验。以激光熔覆新工艺完成了立铣刀的制造。     

高功率激光作用下光学元件非线性热效应研究

为了研究高功率激光作用下光学元件热效应的非线性特性对光束质量的影响, 基于热传导、热弹性力学、物理光学等基础理论, 采用有限元分析方法, 进行了高功率连续激光(功率密度约为500kW/cm2)作用下光学元件的温度场和位移场的计算; 分析对比了各个参数的非线性特性对光学元件热效应的影响; 探讨了不同材料、不同形状光斑辐照下的光学元件非线性热效应。结果表明, 高功率连续激光作用下光学元件所反映出的热学、力学和光学吸收存在着不同程度的非线性效应, 其强弱取决于光学元件材料、光斑形状等因素; 高斯激光辐照熔石英样品且吸收率为100×10-6时, 考虑物性参数和温度边界条件的非线性, 会引起表面最大温升16%的相对误差和表面变形峰谷值10%的相对误差。这一结果为开展与此相关的研究提供了一些新思路。     

厚钢板的激光焊接实验研究

采用3kW横流CO2激光器对不同厚度的钢板进行焊接实验,研究了激光功率、焊接速度、离焦量以及侧吹气流量对焊接质量的影响,并对焊接样品进行显微硬度分析和力学性能测试.实验结果表明:通过选择合适的焊接参数,能得到较为理想的焊缝,且焊区的显微硬度和抗拉强度都较基体有所提高,同时通过一定的处理,焊区同样还具有较好的韧性.     

Mg-9.8Li-2.9Al-Zn合金激光焊接接头组织与力学性能研究

采用CO2激光焊接2mm厚Mg-9.8Li-2.9Al-Zn合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)系统研究焊接接头成形、气孔裂纹缺陷、显微组织演变,并采用显微硬度测量和纵向拉伸测试焊接件的室温力学性能。结果表明,激光快速加热焊缝组织明显细化,α-Mg相增多且由母材的粗大组织转变为细针状组织,亚稳定的MgLi2Al相分解为稳定的AlLi相。焊缝的显微硬度(约105HV)高于母材的显微硬度(约85HV),对焊接件纵向拉伸断裂于母材,断裂后屈服强度Rp0.2为172MPa,伸长率约为24%。     

2219铝合金激光镜像焊接接头组织差异性与力学性能研究

针对航空航天领域广泛应用的中厚板2219铝合金,设计了激光镜像焊接实验以分析焊接接头组织分布,对比研究了焊接热输入对焊缝形貌、微观组织、断口形貌及元素分布的影响。结果表明：随着焊接热输入的增加,联合焊缝面积增大、“等腰”比例增加,上熔合线区域柱状晶区宽度由127μm减少至87μm,且下熔合线区域柱状晶区宽度小于上熔合线区域柱状晶区。不同焊接热输入下的焊缝中心区域均为等轴树枝晶组织,且随着焊接热输入的增大,焊缝中心区域等轴树枝晶的数量增加,证明热输入提高对细化晶粒具有积极作用。此外,当焊接热输入增大时,焊接接头力学性能得到提升,焊缝区显微硬度最高可达74.9 HV,拉伸强度由188.39 MPa提高至259.47 MPa,接头拉伸断裂部位出现在焊缝区,断裂方式随着热输入的增加由混合断裂转变为韧性断裂,同时韧窝数量增加,尺寸增大且更加均匀。     

超细晶粒钢激光焊接接头的组织性能研究

研究经过度变形得到的超细晶粒钢Q235的激光焊接特性.结果表明超细晶粒钢在激光焊时会因形变晶粒发生再结晶而在接头中出现软化区,区域大小受焊接工艺参数的影响,高激光功率和高焊接速度可以产生很窄的再结晶区,从而使接头强度高于母材.拉伸试样断口形貌属延性断裂.     

激光非均匀性和内光路热效应对远场特性的影响

高功率高能激光在光束控制系统(或称为内光路)中的传输距离比长程大气传输要短得多，但高功率密度的激光束在通过内光路时的热效应对远场光束质量会有显著影响。采用自编的四维仿真程序，详细计算了沿x方向呈线性变化的环状高功率激光束通过内光路的传输。用像散参数、桶中功率(PIB)和峰值光强位置描述了远场光束质量。研究表明，内光路的热效应(热晕)使得光束的峰值光强和可聚焦能力下降，降低了远场的光束质量，初始光束的非均匀性会影响光束的可聚焦能力并引起像散。值得指出的是，热晕是一种非线性效应，会影响光强分布和引起远场峰值光强位置的移动，对此给出了物理诠释，并用数值计算证实了物理分析。     

激光焊接透明聚碳酸酯的试验研究

为得到不添加额外吸收剂的透明聚碳酸酯（PC）焊接试样,使用波长1710 nm和1910 nm的激光对PC进行了透射焊接研究,通过观察焊缝外观和测试焊缝强度以确定焊接试样的质量。试验结果表明：1710 nm和1910 nm的激光可以得到强度接近、焊接效果较好的PC试样;使用1710 nm的激光,在功率为20 W、焊接速度为6.5 mm/s、离焦量为-6 mm时,得到了最大拉断力为1334.4 N、焊接外观效果较好的PC试样,试样的强度达到了PC本体的60.9%。     

316L不锈钢激光—TIG复合焊接工艺研究

摘要：为了进一步提高316L不锈钢的可焊性，采用3mm厚316L不锈钢进行了一系列CO2激光—TIG (tungsten inert gas) 电弧复合焊接工艺试验，详细研究了激光功率、电弧电流、热源间距等工艺参数对焊缝成形的影响规律。结果表明：激光功率是焊接熔深的决定因素，而电弧能量对焊接熔宽影响显著；热源间距存在一个最佳值2~3mm，此时，焊接熔深可提高1.46~~2.54倍。     

激光针灸热效应及作用机理研究

本文通过激光与生物组织相互作用时,穴位组织对激光能量吸收和热传递的量化计算,论证了激光针灸的实质是热作用于穴位组织产生电信号,该电信号通过人体经络和神经系统传输到相应患病部位,从而达到治病目的。     

激光加工技术的优势及在工业生产中的应用

本文介绍了在国家产学研激光技术中心（ＮＣＬＴ）过去和目前在激光技术研究的一些成果,这些技术如激光熔覆,激光焊接,激光切割等在中国的企业中已有应用。