y向搭接率对铝合金表面复合漆层激光清洗的影响

采用纳秒脉冲光纤激光器对2A12铝合金基材表面丙烯酸聚氨酯复合漆层进行了激光清洗实验,研究了不同y向搭接率(η_y)对除漆效果的影响。结果表明,当η_y为0和20%时,面漆全部去除,底漆部分去除;当η_y=40%时,仅少量底漆残留,大部分氧化膜被破坏,基材显露;当η_y=60%时,复合漆层全部去除,基材烧损。研究发现,随着η_y值逐渐增大,清洗表面烧蚀现象明显增加,漆层烧蚀气化将导致面漆着色剂和功能氧化粒子脱漆沉积于烧蚀凹坑表面;清洗表面残余漆层形成了凹坑-间隔-凹坑的清洗特征,表明清洗过程中烧蚀-等离子冲击(屏蔽)-烧蚀交替进行,烧蚀与等离子冲击作用均会对清洗表面产生热影响,导致残余漆层丙烯酸树脂链段自由基发生位置重排,同时诱发残余漆层产生热应力除漆机制;激光等离子冲击和热应力破坏是导致清洗表面残余漆层碎裂分层或物理剥离的主要原因。     

纳秒脉冲激光清洗2024铝合金表面油漆涂层特性研究

采用不同脉冲频率和脉冲宽度的纳秒激光开展了2024铝合金表面150 μm厚环氧基底漆涂层的激光清洗研究,分析了激光清洗试样表面的宏观和微观形貌,探讨了不同激光参数下的除漆效果以及基材表面的损伤情况,并计算得到了在脉冲宽度为60 ns、脉冲频率为20 kHz下的基材损伤阈值为556.17W.试验结果表明:当激光功率、脉冲...     

涂层铝合金的激光内部熔化行为

选择LY12作为原材料,用等离子喷涂方法制备0.1 mm厚的纯Ni涂层,然后采用CO2激光器进行单道激光处理.结果表明,在适当的激光加工参数条件下可以实现涂层不熔但衬底熔化.分析认为,由于涂层熔点远高于衬底熔点,当涂层外表面温度低于涂层熔点但界面温度高于衬底熔点时,熔化会从界面开始并向衬底深处扩展,但过高或过低的温度梯度都会抑制这一现象的发生. 实验同时表明材料内部熔化的深度存在突变现象.实验还表明,界面熔化处出现冶金反应层.而一般认为,热喷涂时会在铝表面形成高熔点致密氧化铝膜,只有在涂层和衬底全部熔化时,熔体原子才会有足够的能量冲破氧化层而发生冶金混合.因此,应进一步研究界面反应物的组织结构以弄清内部熔化行为.(OE28)     

铝合金表面激光熔覆铜基合金涂层研究

为了提高铝合金的表面强度,根据铜合金的液相分离性质,采用CO2激光熔覆方法,在铝合金表面成功制备了铜基合金涂层。结果表明,涂层的基体相为铜基固溶体,强化相主要为呈弥散分布的laves相。涂层中的强化相表现出了"富Mo核心"+"包围相"的复合结构特征,这主要是由于富Mo核心的析出为液相分离提供了异质形核条件所造成的。硬度测试表明,所获涂层的硬度约为270HV0.05,比ZL104铝合金提高了约2倍。     

AA7075铝合金表面激光熔覆Zr基复合涂层的组织与磨损行为

为了提高铝合金的磨损性能,采用激光熔覆技术在AA7075铝合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al-TiC复合粉末,制备出Zr基复合涂层。采用SEM和XRD技术研究了熔覆层的组织；采用干滑动磨损方法评价了涂层的耐磨性。研究结果表明：熔覆层组织主要由非晶和金属间化合物组成。在非晶相和金属间化合物复合作用下,熔覆层表现出优异的耐磨性,尤其是随着熔覆层中TiC含量的增加,耐磨性得到显著的提高。     

铝合金车体焊接同步激光清洗技术研究(特邀)

针对轨道交通车辆车体铝合金型材焊接同步激光清洗,开展了相关工艺、测试与应用技术研究。通过工艺研究得出铝合金氧化膜激光清洗工艺窗口,建立了匹配不同焊接速度的激光清洗参数预测模型,并分析了激光清洗对铝合金表面氧化膜的影响;针对实际工况,设计了激光清洗-电弧焊接同步清焊一体化装置,并开展焊接同步激光清洗工艺验证,实现了焊前高质高效去除氧化膜;通过分析焊接接头力学性能,检测焊缝缺陷,观测焊接接头截面微观组织,评判焊接同步激光清洗焊缝质量。研究表明,采用200 W脉冲激光,清洗速度0.5～1.1 m/min可调的情况下,可以实现线宽45 mm的焊接同步氧化膜的有效清洗,经激光清洗后,原生氧化膜被完全去除,且可避免再生氧化膜的影响。经激光清洗后的焊接接头剪切强度及应变相较未处理的接头分别提升了26.4%和9.98%,较人工打磨后的接头强度分别提升了3.53%和1.43%,焊缝中心组织主要由α基体和β (Mg2Al3)相组成,焊接性能满足轨道交通车辆车体制造要求,可有效替代人工打磨。     

可以灵活控制的激光除漆术

可以灵活控制的激光除漆术自８０年代初以来，用激光清除飞机机身和其它特定材料上的表面涂层似乎已是一种很有，希望的技术。驱使这种技术发展的首要力量是成本：美国西北公司的早期报告认为，除漆是保养美国海军飞机的７个成本最贵的要素之一。自那以后。出现了三个推进...     

镀锌钢表面光纤激光宽带熔覆铝合金涂层研究

采用经整形的矩形光纤激光光斑和配套的宽带送粉装置,实现了在镀锌钢板表面熔覆AlSi12合金涂层.通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪观察熔覆层成形、缺陷以及金属间化合物层组织,结果表明熔覆层中的主要缺陷是裂纹.在熔覆层与母材界面处的金属间化合物层中发现裂纹,熔覆中的热输入量与裂纹长度成正比.通过增加激光功率或降低熔覆速度可以有效减小熔覆层中气孔的最大直径并减少气孔数量,熔覆层界面处组织为Al-Fe-Si系统金属间化合物.激光功率的降低或熔覆速度的增加,可以有效降低金属间化合物层最大厚度,采用适当的熔覆工艺参数控制金属间化合物层厚度,可以有效避免裂纹的生成.     

激光清洗铝合金漆层的数值模拟与表面形貌

采用COMSOL Multiphysics建立了纳秒脉冲激光清洗2024铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的有限元模型,分析了不同参数对激光清洗温度场和清洗深度的影响,并进行了实验验证。结果表明:扫描速度以搭接率的形式影响清洗效率,扫描速度越慢,清洗速率越小,当搭接率为50%时具有合适的清洗效率;随着激光能量密度增加,漆层表面和基体表面的最高温度线性升高,当激光能量密度达到25 J/cm^2时,激光辐照区域的漆层材料完全被去除,铝合金基体的烧蚀深度为50μm;在激光能量密度为25 J/cm^2,搭接率为50%的实验参数下,基体表面沟槽峰谷高度为50.234μm,在此参数组合下可以获得良好的符合涂装工艺要求的表面。该结果可为研究纳秒脉冲激光清洗及其工艺参数的选择提供参考。     

基于COMSOL的激光清洗2219铝合金漆层工艺研究

利用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立2219铝合金板表面环氧聚酰胺底漆有限元模型,并在其表面加载经典高斯脉冲热源模拟激光清洗过程。探究了清洗参数的变化对漆层温度场、不同漆层厚度清洗效果及烧蚀深度的影响,通过对仿真结果分析发现,当重复频率为25kHz,功率20W时,在不损伤铝合金基体的前提下,搭接率50和60均能够完全清除环氧聚酰胺底漆。使用型号CETC26thPEL脉冲光纤激光器对实物进行清洗,并利用超景深显微镜观察材料表面微观形貌,发现当能量密度为2294J/cm2时,清洗过程中会损伤铝合金基体,搭接率为70会使得材料表面的粗糙度增大影响涂装性能,研究结果为激光清洗高强度铝合金漆层提供一定的理论与实验基础。     

激光红外热成像铝合金表面裂纹检测表面处理的研究

通过搭建激光红外热成像检测平台,对已制备的铝合金光滑表面及表面处理后裂纹缺陷试样进行检测,对裂纹处的红外热图和温度数据进行分析,并且为了突出表面处理检测效果,用差动式检测方法对比在不同功率下表面处理前后温差变化。实验结果表明,随着功率的增大,裂纹缺陷表面处理前后的温差都存在温差增大的变化,但是表面处理后裂纹缺陷温差变化更加明显。相同功率条件下,裂纹缺陷表面处理后温差幅度远大于表面处理前的温差幅度。可见对激光红外热成像铝合金表面裂纹检测进行表面处理,明显提高其热吸收率,而且相较于表面处理前,经过表面处理后,所需更小的功率,就能取得更大温差,检测效果更好,可检测性更强。     

激光标刻铝合金2维码的手机识读特性研究

随着近年来智能手机设备的快速普及,2维码已经在商业零售、电子商务领域获得飞速发展。为了拓展2维码在工业制造领域金属零件直接零件标识方面的应用,采用激光标刻填充方式与识读环境的结合调控方法,进行了理论分析和实验验证,取得了铝合金表面激光标刻2维码的手机识读特性数据。结果表明,由于工艺参量不同,铝合金表面的激光标刻区域将呈现白色、灰色直至黑色的对比度效果,通过设置镜像识读环境条件,并反转2维码标刻,可以有效解决常规激光标刻白色2维码的无法识读问题。这一结果对开发智能手机2维码识读软件算法、提高激光标刻效率是有帮助的。     

溶胶-凝胶膜光学表面激光清洗工艺研究

为了解决光学元件表面的颗粒污染问题，在单发次激光干式清洗的基础上，提出了气流置换系统辅助的激光清洗方法，使用波长为355nm的Nd:YAG激光器，针对镀溶胶-凝胶SiO₂薄膜熔石英光学表面粒径为1μm~50μm的典型SiO₂颗粒污染物，进行了理论分析和清洗实验，取得了可用于激光清洗的工艺参量。结果表明，对于镀溶胶-凝胶膜熔石英样品的单发激光干式清洗，最佳激光能量密度为2.29J/cm2，与未镀膜石英的激光清洗工艺参量存在一定差异；在最佳工艺参量下，单发次激光清洗对于粒径1μm以上的SiO₂颗粒清洗效果明显，移除率可达82.96%；当污染密度过高时会导致清洗效果的减弱及对基底的损伤，而气流置换系统辅助的激光清洗方法可进一步增强对光学表面颗粒污染的去除效果。该研究对大型高功率固体激光装置中的光学元件在线清洗及清洗装备的设计具有重要的研究意义与实用价值。     

激光熔覆多元复合硬质合金覆层的组织结构

试验研究了多元复合硬质涂层ＣｏｉＣ－ＷＣ－ＴａＣ的激光熔覆,分析结果表明：熔覆层中硬质相及其成分、组织结构分布均匀,硬质相和粘结相及其相互间的润湿性良好,涂层无气孔裂纹缺陷。熔覆层中存在梗质相的溶解、扩散及新相形成。多元复合熔覆层硬度达ＨＣ０．２ １２５０～ＨＶ０．２ １３５０,性能优于单一硬质合金涂层Ｃｏ－ＷＣ、Ｎｉ－ＷＣ。     

铁基合金激光熔覆层磨损性能研究

为了研究模具钢熔覆层在不同润滑情况下的磨损性能,采用铁基粉在40Cr钢表面进行激光熔覆。以激光熔覆层为上试样,GCr15钢珠为下试样,在HT-500磨损试验机进行摩擦磨损试验,对比熔覆层在不同润滑条件下的磨损性能,利用表面形貌仪测量磨痕深度和宽度,并计算磨损率。得到了在载荷为300g和500g时,添加润滑油后与干摩擦相比,摩擦系数分别下降了61%和97.9%,磨损率分别下降了98.7%和99.8%的结果。结果表明,在干摩擦条件下,300g载荷下的磨损性能优于500g载荷时的磨损性能,且500g载荷时发生严重磨损;在相同载荷下,润滑条件下的摩擦系数、磨损率、磨痕宽度都远小于干摩擦条件下的值;润滑条件下,磨损过程比较平稳,没有磨合期。     

TC4表面激光熔覆TiAl合金涂层的工艺和组织性能

为了实现TC4钛合金表面TiAl合金涂层的大面积制备及实际应用,采用激光熔覆的方法在TC4钛基体上制备单道和搭接的TiAl合金涂层。通过表面形貌和界面特征分析了涂层的熔覆质量,对涂层的物相组成与显微组织进行研究,测试了熔覆层界面及搭接层之间的硬度分布。结果表明,涂层与基体之间属于冶金结合,涂层内部没有裂纹和孔隙等缺陷,涂层中Ti/Al主要以TiAl(γ)、Ti₃Al(α₂)以及与微量元素的化合物形式存在,涂层主要由双态组织和片层组织组成,测试得到单道熔覆涂层和搭接涂层平均硬度是基体的1.44倍以上,多道搭接涂层的组织分布相比单道涂层更加均匀;涂层可进行大范围的多道搭接熔覆,证明了TiAl涂层对TC4基体表面改性方法可行性。该研究对于实现涂层的实际应用具有重要意义。     

纳秒脉冲激光清洗石化设备对清洗表面的影响

采用纳秒脉冲激光对石化设备普遍使用的20钢表面锈蚀层以及油污进行了激光清洗试验,通过正交实验法得到优化后的激光清洗工艺参数,在激光功率18 W,激光脉冲重复频率75kHz,扫描速度3 000mm/s的清洗工艺参数下可有效去除20钢表面的锈蚀层;在激光功率20 W,激光脉冲重复频率75 kHz,扫描速度2 250 mm/s的清洗工艺参数下可有效去除20钢表面附着的油污。分析了激光清洗前后材料表面形貌的变化,研究了激光清洗前后表面的显微硬度以及耐腐蚀性,结果表明：激光清洗可以在不改变材料的耐腐蚀性能的同时提升材料表面的显微硬度,从而达到理想的激光清洗效果。