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.     

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。     

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。     

GCr15轴承钢表面的激光凹/凸微织构工艺

采用光纤激光器对GCr15轴承钢试样表面进行了激光织构加工,使用共聚焦显微镜观察了微织构的形貌,分析了功率、脉宽、重复次数对织构点形貌的影响。试验结果表明,织构点直径随脉宽的增大而增大,在一定脉宽范围内,织构点深度随脉宽的增大而明显增大;在单脉冲作用下,当脉宽为1000μs时形成凸起形貌,当脉宽增大到5000μs以上时形成凹坑形貌;随着功率的增大,织构点的直径和深度增大;随着重复次数的增加,热效应尤为明显,凹坑先逐渐变深然后部分被填平,凸起高度先不变然后急剧增大。研究验证了同一台激光器同时实现凹/凸微织构的可行性,为实现表面不同形貌的加工提供了新的思路。     

模具表面的激光热处理研究

对各种材料的模具表面激光热处理工艺进行了比较 ,在不同工艺条件下得到了不同的效果 ,并得到了较佳的工艺参数 ,在模具表面激光热处理方面收到了良好的效果     

基于长脉冲激光的304L不锈钢表面微织构加工北大核心CSCD

通过改变长脉冲激光输出功率和脉宽,在304L不锈钢表面加工出凹坑、凸包微织构,并观察了它们的形貌特征。研究结果表明,利用小脉宽、大功率激光可加工得到外形较好的凹坑,脉宽不变时,凹坑深度和直径随功率的增加呈先上升后下降的趋势。然而,大脉宽、小功率激光加工可得到外形较好的凸包,功率对凸包形貌的影响比脉宽的影响大,当功率达到一定值时,凸包高度和直径达到饱和状态。     

高重频YAG激光诱导放电毛化坑形貌研究

利用高重频YAG激光作用在固体表面所产生的等离子体使工件和电极之间在大气环境中,并且电压远低于击穿阈值的条件下产生可控定向放电,放电坑在工件表面形成一定的坑形分布,实现毛化加工.放电坑既有单坑结构,也有多坑结构,其形貌受到放电波形、电源极性、放电介质等因素的影响.研究了碳钢、铸铁、黄铜等材料的放电坑直径与电源参数的关系.     

激光毛化技术的评述及展望

综述了国内外激光毛化技术(LTT)的研究、发展状况,阐述了激光毛化的机制及其影响因素;介绍了国内外激光毛化技术的应用状况,重点分析对比了CO2激光毛化与YAG激光毛化技术的优缺点,指出了激光毛化技术未来发展需要解决的关键技术,展望了激光毛化技术未来的发展方向.     

激光毛化对电子标签粘接性能的影响

利用纳秒脉冲激光器对316不锈钢表面进行激光毛化处理,研究激光毛化后材料表面形貌对电子标签粘接性能的影响。通过微机控制万能试验机对粘接结合力进行测量,研究激光毛化对材料表面形貌及粘接性能的影响规律,确定最佳激光毛化工艺参数。激光毛化可有效地提高材料表面粗糙度及接触面积,在最佳激光毛化工艺(激光功率200 W,扫描速度4 050 mm/s,重复频率50 kHz,脉冲宽度270 ns,填充线间距0.081 mm)下,激光毛化后材料表面的粗糙度较未处理前的0.024μm提升到2.406μm;激光毛化后粘接结合力为48.5 N,较未处理的粘接结合力18.2 N提高了166%。     

球铁点阵分布激光表面强化的微硬度分布

采用经过二元光学变换后呈3×3和7×7 二维点阵分布的脉冲激光束对球铁试样作了表面强化处理。针对点阵分布脉冲激光表面强化球铁材料提出了微硬度分布合理表征的统计方法。即在整个月牙形强化区横截面上按30μm×30μm或30μm×50μm划分网格,沿层深方向按列(行)对网格的交叉点进行硬度测试。然后,利用数学方法对硬度分布进行统计处理并绘制等高线轮廓图。应用表明,对于强化区具有多相交错分布特征的球铁材料,与传统方法相比,采用统计方法能够比较准确地评价强化层深度和微硬度分布特征。同时,在一定程度上揭示了激光强化工艺与强化效果之间的关系。     

激光毛化对拉延模表面摩擦学特性的影响

为了对激光技术在拉延模表面的性能影响进行研究,从激光毛化微凸体形貌特征及拉延成形中摩擦行为特点的角度,研究了在拉延成形过程中,激光毛化表面的摩擦力及由微凸体接触摩擦系数和润滑摩擦系数组成的合成摩擦系数,建立了摩擦系数与表面微观形貌几何参量之间的映射关系模型,讨论了激光毛化形貌参量对表面摩擦系数的影响,并通过采用大量激光毛化摩擦学模拟实验验证该模型的准确性。结果表明,激光毛化改善了拉延模表面摩擦学特性,且该模型为进一步研究激光毛化在拉延成形中应用提供了理论依据。     

摩托车缸套表面激光微造型润滑特性数值分析

为了研究改善摩托车发动机活塞环和缸套的摩擦性能、提高燃油经济性,采用激光表面微造型的方法,在缸套内表面加工出规则微观几何形貌。建立了均匀分布、球冠形状微造型的润滑理论模型,包括雷诺方程、油膜厚度方程、动力学方程等。使用多重网格数值方法进行编程求解,得出了活塞环与缸套间的流体动压和油膜厚度分布。仿真结果表明,在假设为平面的两个配合表面之间,表面微造型也能有效地产生流体动压效应,提高润滑性能。     

激光表面淬火灯头冲孔凹模

针对T_(12)钢灯头冲孔凹模,经过热处理、金相分析检测、工业应用等试验过程,研究总结出一套适于激光表面淬火的工艺规范,使该模具工作寿命平均提高近3倍。     

热作模具钢表面激光堆焊耐磨合金层的研究

本文主要通过在H13钢上用大功率CO_2激光束进行堆焊,阐述了激光堆焊工艺变化对堆焊组织和性能的影响,在本试验条件下,得到了高密度弥散金属化合物组织的激光堆焊层,平均硬度为HV800,与基体呈冶金结合,耐磨性比H13模具钢提高149%。     

材料表面粗糙度对激光吸收率影响的研究

为了在激光热处理过程中能更好地控制工件温度,并为激光热处理的数学模拟提供更为准确的激光吸收率数据,研究了材料表面粗糙度对激光吸收率的影响原理,等效处理了材料表面轮廓线,建立了数学模型,采用集总参量法测得激光的吸收率,得到的激光吸收率与理论公式计算所得的光吸收率相吻合。结果表明,所建立的模型可以准确地描述材料表面粗糙度对激光吸收率的影响,更有利于激光热处理各项参量的控制。     

影响激光抛光效果的因素分析

激光抛光是一种非接触式抛光方法.分析了影响激光抛光效率和抛光表面质量的因素及其影响规律,并提出激光抛光工艺参数的选择原则.激光抛光过程中,激光能量密度、激光波长、激光脉宽、激光光束入射角、激光光束扫描速度、扫描方式、工件材料性质和结构等因素对激光抛光效果有着重要影响.激光波长决定着材料的去除方式,从而对抛光表面质量有着较大影响;激光的能量密度与辐照时间对激光抛光效果的影响最大,而激光脉宽、激光光束扫描速度和扫描方式三个因素决定着激光的辐照时间,激光扫描速度和光束扫描方式还影响着激光辐照光斑重叠情况,从而影响激光抛光效果.     

对三种模具钢激光表面热处理的实验研究

研究了三种模具钢 ( 3Cr2W8、Cr12、T8A钢 )在激光热处理和交叠处理下材料表面显微组织的分布特征和表面硬度分布 ,激光表面热处理后硬化表面由过渡区和相变硬化区组成。加工后的硬度三种模具钢各有不同 ;激光交叠处理后的差异表现在回火软化区 ,硬度的下降幅度也不相同 ,并分析了产生上述现象的原因。这些技术在实际中已经得到应用 ,对实际生产有一定的指导意义。     

工业纯铝表面激光熔覆Y粉的研究

为了研究稀土Y元素对工业纯铝表面激光熔覆层的组织和性能的影响,在工业纯铝基体上,采用CO2激光器制备了Al-Y合金熔覆层,利用金相显微镜、能谱分析、X射线衍射分析和显微硬度计等对熔覆层的显微组织、成分分布、物相组成和显微硬度进行了研究。由实验结果可知,Y元素显著细化了熔覆层的组织,熔覆层与基体形成良好的冶金结合;生成了含Y的新相YAl3,Y4Al2O9等铝钇金属间化合物;熔覆层区域的显微硬度43HV0.2~58HV0.2与基体的显微硬度30HV0.2~40HV0.2相比提高了50%~60%,在熔覆层表面硬度值达到最高。结果表明,通过激光熔覆Y粉可以提高工业纯铝的表面性能。