基于双缝干涉水导激光打孔的仿真研究

水导激光加工技术具有热效应小、精度高、无刀具损坏等优点,被应用到高精度元件的加工中。为减小激光聚焦光斑直径以利于激光与水射流的精确耦合、提高激光孔的质量,提出了基于双缝干涉原理以减小激光聚焦光斑直径的方法。构建了传统水导激光和双缝干涉水导激光打孔的几何模型和数学模型;基于COMSOL分别进行仿真,对比和分析了在激光束参数、加工条件均相同的条件下,传统水导激光和双缝干涉水导激光打孔时对激光孔轮廓的演化、热影响区域分布和重铸层大小的影响。结果表明:与传统水导激光相比,采用双缝干涉水导激光加工技术能有效地减小激光孔直径、锥角、热影响区域宽度和重铸层大小,在现有条件下进一步减小激光聚焦光斑直径。     

基于离轴光学系统的水导激光耦合技术研究

在水导激光加工中,聚焦激光与微细水束的耦合对准效果是实现水导激光稳定加工的关键。为了提高水导激光的耦合对准精度,提出了一种新的耦合对准方法,即采用一种双透镜离轴光学系统,系统中一透镜进行轴向移动从而调节束腰轴向位置,另一透镜与喷嘴一起进行径向移动从而调节束腰径向位置。该方法可以有效提高对准装置的分辨率,从而实现高精度的耦合对准。对该方法进行了理论分析,并根据理论分析进行了实验装置的设计。实验结果表明该方法将耦合对准装置的径向分辨率提高了5倍,与预期设计相符。应用该方法成功将激光耦合进入直径100 m的喷嘴中实现水导激光加工,该方法也是离轴光学系统的一个创新应用。     

非常规激光加工技术的研究

常规激光加工技术是利用高温使材料熔化或气化而达到加工目的,但是常导致加工区域热影响区和微裂纹的影响.着重探讨了水导激光加工过程中的激光与液束耦合原理及加工效果,分析了体加热激光切割玻璃过程中的温度场和应力场,以及曲线切割和多层玻璃激光切割技术.针对两种非常规激光加工技术--水导激光加工和体加热激光切割玻璃技术,进行了理...     

水导激光技术中水-光耦合传能规律研究

水-光耦合传输效率是实现水导激光可加工性的前提与效率保证。为了研究水导激光中水-光耦合传能规律, 得到较高的水束中激光功率传输效率和均匀的激光功率密度分布, 采用光线追迹原理及物理光学传播方法, 仿真分析了1064nm激光束聚焦后的光束特性及水-光耦合后水束中激光光斑分布形态, 并对不同水束长度下激光功率传输效率, 以及不同功率、压力和水束长度下激光功率密度分布情况进行了系统的实验检测分析。结果表明, 随着水束长度的减小, 1064nm激光在水束中功率传输效率越高, 在水束长度为20mm时, 激光功率传输效率可达63.6%;激光功率的变化对水束中激光功率密度分布影响最大; 当激光功率不变时, 在水束稳定长度范围内水压的增大有利于水束中激光功率密度均匀化分布, 而耦合水束长度的减小可以提高激光传输效率。研究结果为提高水导激光中能量利用率有一定的指导意义。     

钛合金及其激光加工技术的应用

轻量化是产品设计制造水平的评价标志,是运载工具达到节能减排目标的重要方法,选用轻质材料是实现轻量化的便捷途径。钛合金作为轻质金属材料的典范,在航空航天、汽车以及船舰等领域得到了广泛应用。针对钛合金的加工方法,尤其在激光加工技术领域中的应用展开论述,尤其是钛合金材料在海陆空领域中的应用和研究现状,激光焊接、激光表面处理、激光切割等加工钛合金材料的应用和研究成果,并对应用中发现的问题提供了对策。     

激光/水射流切割工艺的新型切割头结构设计

对激光切割和磨料水射流切割的原理和优缺点进行简要的阐述,随后提出水射流辅助激光复合加工的方法,通过水射流不断冲击工件表面来降低表面温度和冲走熔渣,减少激光加工的热损伤,但此加工方式对激光与水射流的工作位置有着较高的要求。目前的试验系统大多为独立的激光器和水射流以一定的角度配合使用,这使得两者在加工过程中保持工作位置稳定较为困难。针对这一问题,设计了一种激光与水射流通道一体且能同轴工作的集合式激光/水射流切割头,利用热冲击断裂原理完成对材料的切割,从而得到更高的切割精度。最后使用ANSYS软件对加工过程中的温度场进行仿真分析,并使用切割头对立方氮化硼复合材料进行实际切割,试验结果验证了加工系统的可靠性。     

水导激光加工技术

水导激光加工是一项以细水喷流引导激光束为基础的世界性专利技术.由于水和空气的折射率不同,水喷流中的激光束在水的内表面发生类似于在光纤中的全反射,因此水流称得上为一种"长度可变的液体纤维"(见图1).     

激光加工在纺织服装行业应用的研究进展

在纺织服装领域,传统纺织服装工艺虽做工良好,但在大批量生产时,无法满足人们的需要。在此基础上,激光加工技术出现后便在纺织服装领域得到广泛的应用,其具有加工精度高、自动化程度高等优点。目前存在的激光加工技术主要有激光裁剪与切割、激光雕刻、激光焊接及其他激光加工技术。对纺织服装领域的激光加工技术进行简要介绍并对其研究现状进行总结,对激光加工技术在纺织服装领域的发展及趋势进行展望。     

水射流导引激光钻孔传热分析及数值模拟

水射流导引激光加工是一种新型的加工技术,结合了激光加工和水射流加工的优点,其中高速微水射流像"液体光纤"一样来导引激光束,具有更加优异的加工性能,更高的加工精度和质量.将钻孔过程分为三个阶段,基于有限体积法建立了水射流导引激光束对硅工件进行钻孔的传热模型,模拟了水射流导引激光钻孔过程中的热量传递,相变过程和动边界的传递过程.结果表明:工件上最高温度出现在壁面以下区域;射流在激光加工中有强冷却作用,明显减小了热影响区.     

皮秒激光加工研究进展与展望

皮秒激光加工作为一种先进的超快加工技术,以其“冷加工”、高重复频率和高脉冲能量等特点,可实现对多种材料高精度、高效率的微细加工,在精密机械、表面工程、生物医学等领域具有广阔的应用范围和前景。综述了皮秒激光用于金属薄板及硬脆性材料的微孔加工、切割划线以及用于钛酸锶、氧化锆等材料表面改性方面的研究进展,从工艺参数优化、配套装备改进等方面探讨了皮秒激光加工现阶段存在的问题及发展方向。     

水导激光去除不锈钢表面漆层的温度场仿真与试验

为了在水导激光去除不锈钢表面漆层试验中获得能够不损伤基体表面且完全除漆的加工参数,基于材料热物理性参数与温度变化的关系,运用Ansys建立了水导激光对不锈钢基体表面除漆的三维瞬态模型.在仿真加工过程中进行数值模拟研究,得到了加工过程中温度场的分布情况.通过单因素仿真试验找到了激光峰值功率、脉冲宽度和加工速度对温度场分布...     

水导激光加工K424高温合金热损伤机制研究

为研究水导激光技术加工K424高温合金的热损伤区规律,使用自主研发的水导激光加工系统对K424高温合金薄片进行打孔实验,采用旋切法进行钻孔,并在激光穿透材料后在孔壁继续旋转几圈去边缘毛刺.将切下的圆形工件进行镶嵌、打磨、抛光、腐蚀和清洗,使用Zeiss EVO 10扫描电镜观测工件上的热影响区情况与重铸层的厚度.实验结...     

水射流导引激光在微细加工中的应用

研究应用水射流导引激光技术切割加工半导体材料工艺,并与传统切割工艺进行了比较.用φ25μm的水射流和波长为1064 nm的钇铝石榴石红外线激光源切割一个夺125μm的砷化镓晶片,典型的切割速度是40 mm/s,切口宽度23μm,切边无碎片和边角损坏.与锯片切割相比,其加工速度高达5倍.实验发现,水射流导引激光切割工件温度在160℃以下,晶圆加工表面基本无碎片、毛刺产生.通过对晶圆切片的3点弯曲进行试验发现,对于125μm厚的硅晶圆而言,在同等切痕宽度的情形下,微水射流导引激光切片断裂强度比锯片切片在正反两面都要高50%左右.结果表明,水射流导引激光切割技术可以大幅提高晶圆加工的效率、质量和可靠性.     

激光技术在半导体行业中的应用

激光技术自诞生以来,受到了广泛地关注,并逐步拓展了其应用领域。对激光技术在晶片/芯片加工领域的应用、激光打标技术、激光测试技术以及激光脉冲退火技术(LSA)进行简要的介绍。     

飞秒激光加工

1　前言随着新激光装置的开发 ,激光加工技术也取得了巨大进展。 6 0～ 70年代是 YAG激光器与 CO2 激光器的时代 ,主流是金属加工。进入 80年代后 ,准分子激光器登场 ,发展为利用它的短波长对聚合物、瓷器等非金属材料进行精密加工。进入 90年代后 ,飞秒钛蓝宝石激光器进入了加工领域。其背景是时代对各种材料要求更精密的加工技术以及随着激光技术的进步 ,可以容易地得到飞秒领域的超短脉冲激光。的确 ,准分子激光器与以往的 YAG激光器及 CO2 激光器相比 ,可以用于更精密的加工 ,但不适合金属材料的加工。而 YAG激光器与 CO2 激光器…     

激光加工技术发展现状及展望

本文论述了用于激光加工的各类激光器、光学系统、工件系统以及激光加工应用开发的发展现状与水平;并根据近期激光加工市场动态,预测了“八五”期间激光加工技术的发展趋势,提出了我国激光加工技术近期的研究方向。     

基于机器学习的K424合金刻蚀深度预测

为探究水导激光加工过程中不同工艺参数对K424高温合金刻蚀深度的作用,对K424高温合金进行了包括激光功率、进给速度及加工次数在内的三个关键工艺参数的影响刻蚀实验,实验结果表明:较大的功率、较小的进给速度和多次加工会产生更深的刻蚀。此外采用XGBoost、RF、BPNN以及SVR四种模型建立了激光功率、进给速度和加工次数与加工深度之间的预测模型。在拟合效果上XGBoost与SVR模型表现优异,最大误差百分比均不到03;在预测结果方面显示,XGBoost最大误差百分比6698,优于另三种模型。最后得出XGBoost模型在拟合和预测K424高温合金加工深度方面有更好的性能。与传统的干式激光加工相比,水导激光加工技术减少了材料热损伤,提高了加工质量。该研究为水导激光加工K424高温合金提供了参考。     

6061铝水导激光加工工艺参数优化研究

为研究水导激光加工关键工艺参数对6061铝切槽形状与组织性能的影响,利用自研的水导激光加工设备,对6061铝开展了包括激光功率、激光重复频率、进给速度及加工次数在内的多个关键工艺参数的多因素影响切槽实验.利用金相显微镜对加工沟槽的深宽比、侧壁锥度及组织变化情况进行了测量与分析.实验结果表明:激光重复频率对沟槽宽度有较明...     

气缸孔两种激光表面处理加工技术的比较

本文简要介绍了激光淬火技术和激光珩磨技术,并从耐磨延寿机理、主要技术要素、处理加工工艺以及应用 效能等方面对它们进行了比较研究,结果表明两者是不同的激光表面处理加工方法。     

激光熔覆研究现状与发展趋势

通过对国内外对激光熔覆技术研究现状,概括了国内外激光熔覆在熔覆特性、不同材料与基体组合的激光熔覆工艺及参数、激光熔覆层的微观组织结构和金相分析、熔覆层缺陷以及激光熔覆基础理论,激光熔覆专用材料研制、激光熔覆过程裂纹形成与消除机制、激光熔覆过程关键因素的检测与控制、激光熔覆送粉器和喷嘴、激光熔覆制备新材料、激光熔覆快速成形与制造技术等领域的研究现状.分析指出激光熔覆过程是一个多源耦合复杂信息作用下的加工过程,激光熔覆加工过程稳定性、多源耦合复杂信息的作用规律及决策机制、多源耦合复杂信息的获取处理、融合能力及小确定信息处理和激光熔覆多源耦合复杂信息优化控制以及激光熔覆加工质量的定量控制是今后的主要发展方向.