超薄板材上Nd:YAG脉冲激光送粉熔覆研究

研究了为满足特定图案要求在超薄板材 ( 0 1～ 0 15mm)上进行Nd :YAG脉冲激光送粉精细熔覆过程中激光熔覆特性、侧向和同轴喷嘴送粉熔覆、基体的真空吸附夹紧和强迫制冷、熔覆层几何形貌、元素分布和微观组织特性等因素。得到了熔覆层高宽比为 0 88和 0 5、质量良好的熔覆图案     

自动送粉法激光熔覆的工艺操作图

使用自动送粉装置及２ｋＷ ＣＯ２激光器在Ｑ２３５钢板上进行钴基合金的激光熔覆试验，研究了激光熔覆过程中主要综合工艺参数对熔覆宏观形貌的影响以及激光熔覆临界状态与最佳状态间的联系，以此为依据建立了自动送粉法激光熔覆的工艺操作图。     

CO2激光、Nd：YAG激光和准分子激光熔覆特性的比较

对CO2、YAG和准分子激光器输出特性、吸收率、光强空间分布、熔覆特性和加工性能进行了比较.CO2和Nd: YAG激光空间分布的横截面图为高斯形,而准分子激光空间分布的横截面图为矩形.3种激光器的吸收率和加工精度依次是:准分子激光>Nd: YAG激光>CO2激光.3种激光器的平均输出功率和光斑直径依次是:准分子激光相似文献   

自动送粉法激光熔覆的工艺操作图

使用自动送粉装置及２ｋＷｏ、ＣＯ＿２激光器在Ｑ２３５钢板上进行钴基合金的激光熔覆试验，研究了激光熔覆过程中主要综合工艺多数对熔覆层宏观形貌的影响以及激光熔覆临界状态与最佳状态间的联系。以此为依据建立了自动送粉法激光熔覆的工艺操作图。     

不锈钢表面超薄铜层的激光熔覆

采用ＣＯ２激光器在３１６Ｌ不锈钢表面获得了超薄的铜熔覆层,文中分析和讨论了激光熔覆工艺参数加激光功率,熔覆速度,离焦量以及送粉率等对熔覆层质量的影响,提出了熔覆工艺的优化方法,使铜层的熔覆厚度可控制在１００μｍ之内,稀释率小于１０％以及很小的热变形。     

送粉参数对半导体激光熔覆成形结构形貌的影响

采用1kW半导体激光器进行了熔覆成形试验,研究了送粉量、送粉方向、气流压力及送粉喷嘴形状等送粉参数对熔覆线成形形貌的影响.结果表明,侧向送粉方向不同会改变熔覆线形状尺寸,前送粉得到的熔覆线高度更高;送粉量的大小和载气压力会显著影响熔覆线的结构尺寸,其高度和宽度均随送粉量增加而增加;增大保护气流压力,可以使熔覆线高度增加,表面更光滑;矩形光斑半导体激光熔覆宜采用矩形口送粉喷嘴,以获得较好的熔覆效率和结构形貌.     

激光熔覆技术研究进展

激光熔覆技术是一种先进的材料表面改性技术,具有稀释率小、熔覆层组织致密、涂层与基体结合良好及工作环境无污染等优点。从激光熔覆喷头、激光熔覆工艺、激光熔覆材料、激光熔覆技术的工业应用这4个方面,综述了激光熔覆的研究进展。其中,在激光熔覆喷头方面,介绍了激光光斑的种类及转换原理和熔覆材料的引入方式,总结了激光束与粉束的耦合模式和熔覆喷头的种类,包括旁轴送粉熔覆喷头、光外同轴送粉喷头、光内同轴送粉喷头以及特殊工况下的熔覆喷头。在激光熔覆工艺方面,阐述了工艺参数对熔覆层宏观形貌和组织性能的影响,总结了激光熔覆复合工艺的辅助加工方法,论述了超高速激光熔覆新工艺的原理及技术优势,并介绍了激光熔覆过程控制的研究进展。在激光熔覆材料方面,阐述了熔覆材料的种类及增强相的添加方式。在激光熔覆技术的工业应用方面,介绍了激光熔覆技术在矿山机械、模具再制造以及铁路修复等领域的应用。最后对激光熔覆技术的发展趋势及应用前景做出了展望。     

汽轮机汽蚀叶片YAG激光熔覆镍基合金研究

用YAG激光器对表面汽蚀的2Cr13钢汽轮机叶片进行修复,采用同步送粉的方式进行自熔性Ni-Cr-B-Si合金粉末的激光熔覆.借助扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对激光熔覆层进行组织及成分分析.研究结果表明,激光熔覆层硬度可达45～50 HRC,高于基底材料的硬度(35～40 HRC).使用YAG同体激光对汽蚀叶片进行修复可以获得与母材冶金结合且无气孔、裂纹等缺陷的熔覆层,其组织主要是γ-Ni、Cr7C3、Ni2B、Ni3B以及少量的Cr2B和Cr3Si.     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层

用Nd:YAG脉冲激光器在镁合金AZ91D表面激光熔覆Al-Si合金,运用XRD、SEM、EDS等分析测试手段对合金层进行组织分析,并对合金层进行了显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能测试.研究表明激光熔覆Al-Si能够提高镁合金的硬度、耐磨性和耐腐蚀性.     

激光熔覆同步送粉器的设计与应用

试验中发现,薄熔覆层要明显好于较厚熔覆层,为了获得较薄的熔覆层,根据螺旋传动的原理,设计和制作了激光熔覆同步送粉器,并用Ni基合金粉和Al粉进行了相关测试.试验结果表明:该送粉装置是连续和稳定的,改变螺纹轴直径或转速可以连续调节送粉速度.利用该送粉装置进行激光熔覆试验,获得了较薄且均匀的熔覆层,熔覆层的外型尺寸正确、表面比较平整、内部组织均匀细小.对激光熔覆技术在实际中的应用,尤其是激光在材料修复方面的应用具有实用价值.     

半导体二极管泵浦的小型固态激光器研究

半导体泵浦的固态激光器是夸后发展的重要方向，在焊接领域可望具有广阔的应用前景。总结了教光二极管泵浦的小型Nd：YAG固态激光嚣的研制情况，介绍了激光增益介质的特性与选择、半导体泵浦的特点与注意事项、光学谐振腔的设计考虑以度实验测试结果，对相关研究具有一定的参考价值。     

激光和TIG堆焊钴基合金的性能

为了提高马氏体不锈钢蒸汽涡轮叶片的性能,采用Nd:YAG激光、CO₂激光、半导体激光和TIG堆焊方法,在12%Cr马氏体不锈钢表面堆焊了钴基合金粉末(Stellite-6).通过X射线衍射分析、电子探针分析、能谱分析和耐磨试验,研究了堆焊层的形状、稀释率、维氏硬度、DAS(枝晶间距)值、显微组织和耐磨性能,并比较了不同堆焊方法的特点.与TIG堆焊相比,激光堆焊方法的堆焊层具有更小的稀释率、细小的显微组织、狭窄的热影响区、高的维氏硬度、优良的耐磨性、高的钴含量和低的铁含量的特点.     

Laser beam cladding: A flexible tool for local surface treatment and repair

The versatility of the laser beam cladding process as a means of localized surface treatment is highlighted in this article with an emphasis on applications in the field of repair and regeneration. A newly developed cladding technology using low power Nd:YAG lasers is also introduced. Small dimensions and minimal heat input allow high precision cladding. Short interaction times and good control of the process enable the generation of graded composite coatings. Application examples in the field of regeneration of components are given. An industrial case study presents the CO₂ laser repair of large engine components.     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源规范参数对平板堆焊焊缝表面成形的影响

利用余高-熔宽比表示焊缝表面铺展性并与焊缝余高一起作为参数来评价复合热源平板堆焊焊缝的表面成形,通过试验研究了Nd：YAG激光＋脉冲MAG复合热源堆焊过程中焊接规范参数对复合热源平板堆焊焊缝表面成形的影响并分析了激光对复合热源堆焊焊缝表面成形的影响.研究结果表明,在电弧功率变化过程中,随着激光功率的增大,其对平板堆焊焊缝表面成形的影响也逐渐增大;焊接速度变化过程中,激光束能量的加入不仅改善堆焊焊缝表面成形还极大地提高了焊接速度;而在光丝间距和离焦量变化过程中,激光束对复合热源平板堆焊焊缝表面成形的影响很小.     

掺钕钒酸钇激光晶体的研制和开发

掺钕钒酸钇激光晶体是一种优秀LD泵浦的激光晶体材料,是当前中、小功率全固态激光器的首选材料,它广泛应用于激光通讯、激光测距、激光印刷、卫星测量、导航等各个领域。首先回顾了LD泵浦的激光晶体材料的发展过程及其对激光晶体的要求,系统介绍了掺钕钒酸钇激光晶体的特性。同时比较详细介绍了大尺寸、高质量掺钕钒酸钇激光晶体生长技术及其应用。目前产品已销往美、英、日等21个国家和地区,成为我国唯一能够大量进入国际市场的激光晶体产品,极大地推动了我国激光晶体行业的发展,扩大了我国晶体行业在国际上的影响力。     

AISI 304 stainless steel marking by a Q-switched diode pumped Nd:YAG laser

Laser marking tests were carried out on AISI 304 steel, using a Q-switched diode pumped Nd:YAG laser. The aim was to determine the correlation occurring between working parameters (i.e. pulse frequency, beam scanning speed, and current intensity) and resulting mark visibility. The latter was evaluated as the contrast index measured from digital images of the marks. To characterize mark features, its width and roughness were estimated, and analyses employing optical and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray technique were carried out.     

Optimization of laser cladding process using taguchi and EM methods for MMC coating production

This study investigates the influence of laser cladding parameters on the geometry and composition of metalmatrix composite (MMC) coatings. Composite coatings are made of a Ni-Cr-B-Si metallic matrix and of WC reinforcement with a volume fraction of 50%. Optical microscopy is used to characterize the coating geometry (height, width, and penetration depth) and to determine the real volumetric content of WC. Laser cladding on low-carbon steel substrate is carried out using a cw neodymium:yttrium-aluminum-garnet (Nd:YAG) laser, a coaxial powder injection system, and a combination of Taguchi and EM methods to design the experiments. This combination explores efficiently the multidimensional volume of laser cladding parameters. The results, which express the interrelationship between laser cladding parameters and the characteristics of the clad produced, can be used to find optimum laser parameters, to predict the responses, and to improve the understanding of laser cladding process. This article was originally published inBuilding on 100 Years of Success, Proceedings of the 2006 International Thermal Spray Conference (Seattle, WA), May 15–18, 2006, B.R. Marple, M.M. Hyland, Y.-Ch. Lau, R.S. Lima, and J. Voyer, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2006.     

工艺参数对Nd:YAG激光熔覆层几何尺寸和性能的影响

研究了电压、脉宽和激光重复频率对Nd：YAG激光熔覆层几何尺寸和性能的影响，解释了造成这些影响的原因。结果表明，在其它工艺参数一定的情况下，电压越高，或脉宽越大，或频率越大，将使熔覆层高越小，熔深越大，熔覆层宽越大；随着脉宽、激光重复频率或电压的增加，熔覆层气孔率越小；当脉宽、激光重复频率或电压在一定范围内增加时，熔覆层均不会开裂。     

GMAW电弧对Nd:YAG激光传输的影响

针对脉冲过渡熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)电弧和短路过渡GMAW 电弧,通过保持 GMAW 电弧正常态,Nd:YAG 激光水平逐层、逐点扫描穿过脉冲电弧区域的试验方式,获得了Nd:YAG 激光穿过GMAW 电弧后的激光折射和散射结果.试验发现,波长为1.064μm的Nd:YAG激光穿过脉冲GMAW 电弧激光光斑会略微变小,并且不同电弧区域对激光的影响能力基本相同;激光穿过短路GMAW电弧后激光光斑也会略微变小,不同电弧区域对激光的影响也基本相同.结果表明,GMAW电弧可以近似看作各项同性的激光传输介质,还可以近似认为GMAW电弧对波长1.064μm的Nd:YAG激光是透明的.

Abstract：

By keeping gas metal arc welding(GMAW)arc normal position and Nd: YAG laser parallel crossing GMAW arc,refrangibility of GMAW arc to Nd: YAG laser was measured.The results indicate that when Nd:YAG laser crosses pulse GMAW arc,laser radius will decrease slightly.And the influence of pulse GMAW arc of different part to Nd : YAG is almost same.Similarly,when Nd: YAG laser crosses short-circuiting pulse GMAW arc,the radius of the laser will decrease slightly too.By considering this phenomenon from welding point of view,GMAW arc can be regarded as transparent substance and optic isotropy to Nd:YAG laser.     

6061铝合金表面激光熔覆温度场的模拟与验证

根据激光熔覆的特点,建立了移动激光高斯热源作用下三维激光熔覆温度场的计算模型,利用有限元软件ANSYS对温度场分布进行了动态模拟.结果表明,激光熔覆温度场模拟等温线呈椭圆形,在移动热源的前方等温线密集,温度梯度较大,热源后方的等温线稀疏,温度梯度较小.采用高功率连续波Nd:YAG激光在6061铝合金表面激光熔覆SiC陶瓷粉末,形成SiCp/Al金属基复合材料改性层,熔覆层除含有Al,SiC之外,还含有少量的Al4C3,Al4SiC4相,通过熔覆层组织形貌观察及相结构分析验证了模拟结果的准确性和可靠性,为陶瓷-金属基复合材料激光熔覆工艺参数的优化提供了理论依据.