轧辊表面球冠状微凸形貌的激光加工

随着汽车工业的飞速发展,对冷轧薄板表面质量特别是表面微观形貌提出了更加严格的要求。本文针对从摩擦学角度优化设计的轧辊表面球冠状微凸新形貌,依据脉冲激光参数特性及快速熔凝理论,提出了脉冲激光毛化处理的新机制。试验中,采用500W脉冲Nd:YAG固体激光器对轧辊表面进行毛化处理,通过对激光毛化新机制的分析和研究,很好的选取和匹配了激光加工工艺过程和脉冲激光参数,最终成功获得了预先设计的形貌及尺寸。并进一步对其表面硬度状况进行了测量和分析。研究表明,辊面形貌和粗糙度能够得到精确的控制;微凸的激光毛化新形貌具有高于材料基体的表面硬度。此外还对脉冲激光参数对轧辊主要形貌参数的影响规律作了进一步的分析和研究。     

大型轧辊快速刻花刻花点的微观结构研究

通过扫描电镜研究了激光刻花轧辊上刻花点的微观结构.研究表明,激光刻花后材料表面及附近有四个部分:熔凝区、相变区、热影响区和基材区;由于快速熔凝过程产生的极大过冷度,熔凝区主要是超细的微晶状的枝晶和胞状组织,其组织均匀,且极为致密,因而其硬度与耐腐蚀性能大大提高;激光扫描速度对相变硬化区和热影响区的大小有极大的影响.     

大型轧辊快速刻花刻花点的微观结构研究

通过扫描电镜研究了激光刻花轧辊上刻花点的微观结构.研究表明,激光刻花后材料表面及附近有四个部分:熔凝区、相变区、热影响区和基材区;由于快速熔凝过程产生的极大过冷度,熔凝区主要是超细的微晶状的枝晶和胞状组织,其组织均匀,且极为致密,因而其硬度与耐腐蚀性能大大提高;激光扫描速度对相变硬化区和热影响区的大小有极大的影响.     

高功率CO2激光快速刻花实验

研究了高功率ＣＯ２激光快速刻花中激光功率密度、侧吹气体、重力和激光头的扫速度对扎辊表面粗糙度和微观硬度的影响，对轧辊表面性质的形成进行了分析，讨论了影响轧辊表面性质的各种主要因素。     

激光淬火基体对铬层表面形貌的影响

为了揭示激光淬火基体对电镀铬层表面形貌的影响,采用激光离散淬火基体的方法对镀铬层表面形貌进行了研究。铬层表面形成了与离散基体对应的、密实球状组织条带和疏散球状组织条带离散相间的周期性形貌;密实球状组织条带对应着原始基体区,而疏散球状组织条带则对应着激光淬火区。借助于高分辨率扫描电镜,利用化学腐蚀基体和粒子束刻蚀法分别对铬层界面和厚度方向组织形貌的进行了实验分析。结果表明,铬层表面形成了与其对应的周期性形貌,其机理是铬层界面周期形貌和铬层不同的生长方式,将激光离散基体特征传递给了铬层表面。     

轧辊表面光纤激光毛化工艺研究

利用光纤激光柔性工作站对轧辊表面进行毛化,研究了激光射出头姿态、侧吹角对毛化点形貌、毛化后轧辊表面粗糙度的影响,分析了其影响规律,总结出了最佳毛化工艺.结果表明,12点位置和3点位置在特定侧吹角度时,毛化点分布相对独立,凸台金属分布集中,无点与点搭接现象,毛化点形貌满足要求.12点位置和9点位置各侧吹角度下的毛化表面粗糙度均满足要求.综合对毛花点形貌及毛化后轧辊表面粗糙度要求,12点位置的毛化效果优于3点位置.研究结果已应用于实际生产.     

激光加工熔池自由表面形貌的理论研究

报道了激光加工的包含熔池自由表面的准稳态有限元模型。研究表明:Marangoni力和蒸气压力是决定自由表面形貌的内在因素,当熔池温度低于沸点时,前者是主要原因,并且重力方向变化对表面形貌有明显的影响;气流是主要的外在因素,它的分布和大小能明显影响熔池自由表面形貌。     

紫外激光能量密度对聚酯纤维处理后的表面形貌的影响

在一定的激光能量密度下,激光会使纤维形成周期性柱状表面结构.激光处理后的化纤再经过特殊处理可以增加它的拒油性.本文研究了不同能量密度下308nm紫外激光对表面纹理化的影响,为保证在较大面积内获得均匀辐照,提出了多次扫描叠加法,获得优于8.4%的均匀性.     

Ni-Co-Si3N4复合镀层表面激光加工微织构的形貌演化规律

为研究激光加工参数对镍基合金镀层表面微结构形貌的影响,采用电沉积法在45钢表面制备了Ni-Co-Si2N4复合镀层,使用波长为1070 nm的光纤激光器对镀层表面进行加工.采用单因素法研究激光单脉冲能量密度、脉冲宽度和脉冲数量3个参数对微结构形貌的影响,得到微结构内径、外径、中心点高度、边缘高度和最低点高度等表征参数的...     

发动机气缸表面规则微观形貌的激光加工研究

摩擦副表面存在着与其润滑性能要求优化匹配的微观几何形貌。本文以发动机的气缸/活塞环为具体研究对象,基于气缸的摩擦磨损特征和润滑理论,对其表面的微观几何形貌进行了初步设计。采用半导体泵浦YAG固体激光器,在硼铸铁试样上进行了激光微造型加工工艺试验,系统研究了激光波长、激光功率、脉冲宽度、重复频率、扫描速度、重叠系数及辅助气体等,对金属材料激光微加工质量和效率的影响规律。并首次提出了“单脉冲同点间隔多次”激光微加工新工艺。最后,采用优化的激光参数组合,成功地在实际缸套内表面,加工出所设计的高质量表面微观几何形貌。     

轧辊表面脉冲激光三维微改形过程参数分析

从研究和分析脉冲激光参数入手,提出了轧辊表面一种球冠状微凸新形貌的脉冲激光三维微改形(毛化处理)新机制,并最终成功获得了预先优化设计的新的三维微观形貌尺寸。在试验中,通过运用激光毛化新机制,对激光脉冲参数(脉冲波形、脉冲能量、脉冲宽度、离焦量等)进行了分析研究和匹配,并获得了该新形貌及尺寸。另对脉冲激光参数与轧辊主要形貌参数的影响规律作了进一步的研究。结果表明,单脉冲能量的大小及其空间分布是形成球冠状微凸新形貌和尺寸的关键因素。     

准分子激光工艺参数与修饰表面形貌的关系

利用准分子激光加工技术,以Al2O3陶瓷材料作为试件,构建表面微观形貌。采用表面形貌仪测量表面轮廓,用自行开发的表面形貌参数表征软件系统绘制轮廓曲线,研究准分子激光加工工艺参数与修饰表面微观形貌之间的关系。结果表明,随着激光器上放大器电压和激光脉冲频率的增大,刻蚀凹槽深度逐渐增大,而随着扫描速度的增大,刻蚀凹槽深度却逐渐减小。此外,还发现刻蚀凹槽呈锥状,且两侧出现了稍微的隆起,这是由凹槽两侧少量喷溅物造成的。     

熔融石英激光切割表面形貌的研究

通过对熔融石英性质的简要介绍，分析了激光加工石英材料的可行性，初步探讨了激光切割的熔化表面、熔化面和熔化层的形成机理，并结合实验研究。分析了激光切割石英的典型表面形貌。这对理解激光加工熔融石英过程，控制加工质量有着重要意义。     

圆锥轧辊激光毛化加工研究

在圆锥轧辊轧制带钢时,为了增强轧辊与带钢之间的摩擦力,采用对轧辊表面进行激光毛化的方法,对圆锥轧辊的激光毛化加工过程进行了分析研究,给出加工系统的硬件组成,介绍了加工系统的控制原理。由于在圆锥轧辊表面进行激光毛化属于变径加工,为了保证每个加工圆周处毛化点之间的点距不变,推导出每个加工圆周处圆周直径、总脉冲个数和分频系数等的计算公式,同时给出相应算法,解决了每个加工圆周处最后1个毛化点与第1个毛化点之间间距总是大于点距的问题。结果表明,在圆锥轧辊表面进行激光毛化,不仅增强了轧辊与带钢之间的摩擦力,同时还延长了轧辊的使用寿命。     

脉冲激光弯曲成形技术中硅片表面的形貌分析

对长脉宽脉冲激光弯曲后的硅片试件进行了表面形貌以及晶相等特性分析.结果表明,激光作用于硅片表面后形成了三种特殊区域,分别为边缘区域、过渡区域、主作用区域.其中过渡区域和主作用区域变化比较明显,分别出现了堆积层错现象和波纹状形貌.对主作用区域进行拉曼光谱检测,分析谱图没有发现典型的非晶硅转变,只是存在微弱的Si-Ⅰ→Si-Ⅲ转化.利用X射线定向仪检测原始和激光作用后表面的晶向,发现激光作用区域晶向变化较明显,存在晶体畸变和晶粒细化现象.     

模具表面微凸体形貌激光毛化过程参数分析

为了提高模具耐磨性能和板料的成形性能,并精确控制模具表面毛化形貌尺寸,采用灯泵浦Nd:YAG激光器.运用单因素轮换法,进行了系统的激光毛化工艺试验.对激光脉冲参数(泵浦电压、脉冲宽度、离焦量等)与模具表面主要形貌参数(凹坑直径、凸肩直径、凸肩高度及凹坑深度)的影响规律作了进一步的研究.结果表明,单脉冲能量的大小及作用时间是形成精确尺寸球冠状微凸形貌的关键凶素.     

材料表面形貌对激光冲击强化残余应力的影响

建立材料表面为凹面、凸面和平面的三种有限元模型,研究材料表面形貌对激光冲击强化Ti6Al4V钛合金残余应力的影响。当材料表面曲率半径大于光斑半径时,相对于材料表面为平面的工况,凹面表层产生的残余压应力偏大,并随着凹面曲率半径的减小而增大;凸面表层产生的残余压应力偏小,并随着凸面曲率半径的减小而减小。当材料表面曲率半径小于光斑半径时,凹面或凸面模型的激光冲击强化的残余压应力均不及于材料表面为平面的工况。     

轧辊表面激光毛化技术及装备

针对轧辊表面激光毛化的特点,探讨了轧辊表面激光毛化技术及装备的发展现状及趋势,分析了轧辊表面激光毛化脉冲装置的原理、结构和特点,指出了轧辊表面激光毛化技术及装备的难点技术及可能的解决方法。     

微尺度下激光冲击对纯铜表面形貌的影响

为了研究微尺度下激光冲击过程中冲击波对强化表面塑性变形的影响,进行不同能量和冲击次数下激光微冲击纯铜试样处理,并对冲击试样进行表面形貌测量。结果表明,微尺度下,激光诱导的等离子体冲击波引起的轴向和径向压力同时对冲击表面作用。轴向压力在光斑中心区域附近起主导作用,冲击区域深度方向上塑性变形量随着激光能量和冲击次数的增加而增大;光斑边缘附近,主要受径向压力作用,随着激光能量的增加,径向塑性变形影响区域增大。当激光能量超过70 mJ 时,单点塑性变形边缘区域明显凸起;径向塑性变形随着冲击次数的增加先增大后减小,冲击次数高于3次时,光斑边缘附近明显凸起。     

Nd:YAG固体激光铣削单晶硅表面形貌研究

利用体视显微镜和扫描电子显微镜观察Nd:YAG固体脉冲激光铣削的单晶硅表面形貌,利用能谱分析仪EDAX对铣削表面进行成分分析。不同功率密度的激光铣削的单晶硅表面形貌差别比较大,其表面化学成分也存在较大差别。