聚晶金刚石复合片激光抛光工艺研究

聚晶金刚石复合片因具有超高硬度、耐磨性和良好的热稳定性,被广泛用作切削加工的刀具材料。利用PCD复合片制作刀具时,和传统加工工艺相比,激光抛光可以获得更良好的加工特性。为探究PCD复合片的激光抛光工艺特性,获取最佳表面粗糙度,利用飞秒已抛光区域的线粗糙度,系统地研究了激光功率、扫描速度、扫描间距的水平变化对粗糙度和抛光效率的影响规律。采用正交试验方法对3个因素水平进行优化组合,同时对飞秒激光抛光PCD的作用机理进行初步探究。结果表明：影响粗糙度的主要因素为扫描速度,选用7 MW激光功率、1 000μm/s扫描速度、12μm扫描间距的工艺参数可以获得粗糙度为33.95 nm的优良PCD复合片。     

7055铝合金高速加工表面完整性对疲劳寿命的影响

为优化高强度铝合金高速铣削工艺参数,提高构件的疲劳寿命,通过高速铣削及疲劳试验,研究了7055铝合金高速铣削工艺参数对表面完整性的影响以及表面完整性对疲劳寿命的影响。结果表明:铣削表面残余应力均呈现为压应力;每齿进给量对表面粗糙度的影响大于铣削速度的影响,铣削速度和每齿进给量对表面显微硬度的影响不显著;7055铝合金试样的疲劳寿命随表面粗糙度增大而降低,随表面残余压应力增大而提高;在试验参数范围内最佳的铣削参数为铣削速度1 100 m/min、每齿进给量0.06 mm/z,试件的表面粗糙度为Ra0.327μm,表面显微硬度为187.44 HV0.025,表面残余应力为-177.7 MPa,疲劳寿命为1.275×105次。     

飞秒激光抛光CVD金刚石涂层表面

为了实现降低金刚石涂层粗糙度的目的,本文研究了飞秒激光功率,重复频率以及扫描速度对金刚石涂层表面粗糙度的影响,试验之后利用白光干涉仪检测抛光区域形貌以及粗糙度。试验结果表明：粗糙度随着功率的降低而减小,当功率降至100 mw以下时抛光后的粗糙度会随着功率的降低而略微的提高;重复频率对抛光后的粗糙度无显著影响;粗糙度随扫描速度的增大而减小,当扫描速度增加到1.6 mm/s之后,粗糙度会出现略微的升高。在功率100 mw,重复频率1 KHz,扫描速度1.6 mm/s的条件下,得到的粗糙度最低,约为0.14 μm,局部区域粗糙度可降至100 nm以下,并且抛光的区域相对于未抛光区域更具有致密性,基本上满足金刚石涂层低摩擦表面的要求。     

CO_2激光器在PVC塑料表面标刻二维条码的研究

利用CO2激光器在PVC塑料表面直接标刻二维条码,引用激光加工深度模型进行了理论分析,建立了加工深度与功率扫描速度的理论模型。而后通过试验对该理论模型进行修正,最后研究了深度对二维条码识别的影响,得出对于识别时间最短的条码的最佳深度范围,进而得到最佳的激光功率和扫描速度的参数组合,为激光直接标刻非金属奠定了基础,对实际打标的过程具有一定指导作用。     

激光约束电弧熔丝增材制造构件表面粗糙度研究

通过研究不同工艺参数下激光调控电弧的行为,发现激光可以压缩电弧,使得电弧稳定,激光对电弧有调控作用;进而分析不同工艺参数下激光对堆积层稳定性的影响以及激光约束电弧熔丝增材制造构件的表面粗糙度。研究发现相较于熔化极活性气体保护电弧焊(Metal Active Gas Arc Welding,MAG)作用而言,激光作用后,堆积层稳定性得到提高,并且小规范参数下,构件表面粗糙度Ra值由150.178μm降低到53.521μm;中等规范参数下,构件表面粗糙度Ra值由71.328μm降低到41.498μm;大规范参数下,构件表面粗糙度Ra值由110.163μm降低到82.352μm。     

工艺参数对激光选区熔化成形TA32钛合金成形质量及硬度的影响

采用激光选区熔化（SLM）技术制备TA32钛合金试样,研究了激光功率（200～400 W）、扫描速度(800～1 200 mm·s^-1)和扫描间距（90～130μm）对成形质量及硬度的影响。结果表明：随着扫描速度增加,SLM成形TA32钛合金的表面粗糙度先减小后增大,相对密度和维氏硬度均逐渐降低;随着扫描间距增大,钛合金的表面粗糙度先减小后增大,相对密度和维氏硬度均先降低后升高;随着激光功率增加,钛合金的表面粗糙度先减小后增大,相对密度和维氏硬度均先升高后降低;适用于TA32钛合金SLM成形的激光能量密度范围为45～75 J·mm^-3。     

6061铝合金微细刨削的表面粗糙度试验研究

试验研究了6061铝合金的微细刨削性能。在定制的精密雕铣床上,使用金刚石刀具在不同的切削条件下,对6061铝合金进行切削深度(0.005~0.1)mm的微细刨削,观察切削参数对工件表面粗糙度的影响。使用激光共聚焦显微镜对金刚石刀具以及各种切削条件下的加工表面进行分析。试验结果表明:切削速度和切削深度对铝合金工件刨削表面粗糙度影响很小,进给量是影响微细刨削铝合金表面粗糙度的主要原因。一般情况下,越小的进给量获得表面粗糙度值越小,但是进给量小到一定程度时,表面粗糙度趋于稳定。此时,工件表面的微裂痕,坑洞、划痕和材料本身的杂质是影响其表面粗糙度的主要因素。另外,单晶金刚石刀具的刃磨质量要优于聚晶金刚石刀具,因此可以获得更小的表面粗糙度值。结论表明,使用单晶金刚石刀具对6061铝合金进行切削速度v=2000mm/min、切削深度ap=10μm、进给量f=10μm的微细刨削可以获得Ra37.3nm的表面。     

高频脉冲滚压对激光熔覆液压支架用活塞杆的性能影响

为了提高液压支架用活塞杆的表面激光薄层熔覆质量,采用"抛光+超声波光整"复合机床,将超声装置和抛光装置完美结合在同一台机床上,利用数控技术,在激光熔覆的活塞杆表面进行抛光处理后,直接进行第二道工序滚压。结果表明,滚压区域的直径尺寸减小约30μm,单边熔覆层厚度减小约15μm;活塞杆表面粗糙度由滚压的前Ra4.0μm减小为Ra0.13μm;滚压表面的硬度较原始表面硬度提升率高达27%;滚压影响深度为19.65μm,影响区的晶粒更为细化;滚压可以有效提升活塞杆表面耐腐蚀性能。     

ZrO_2陶瓷生坯表面微织构制备工艺的研究

通过冷等静压技术制备Zr O_2陶瓷生坯,并利用脉冲激光在陶瓷生坯表面制备微织构沟槽。探究激光参数对表面微织构质量的影响,并研究烧蚀区域的热影响区和激光烧蚀表面的微观形态变化。实验结果表明:通过激光加工可以在Zr O_2陶瓷生坯表面加工出深度30-50μm、宽度15-50μm质量较好的微织构沟槽;激光参数对表面加工质量有较大的影响,激光频率低于40Hz、功率低于6W和扫描速度高于200mm/s能够获得较好的表面质量;当激光频率高于60Hz、功率高于10W和扫描速度低于150mm/s时,在激光烧蚀表面容易形成烧蚀层,分析得知烧蚀层是由于在激光高温照射下Zr O_2颗粒的熔化和再凝固形成的。     

工艺参数对SLM激光快速成型件表面粗糙度的影响

主要研究SLM激光快速成型过程中各工艺参数对成型件表面粗糙度的影响.影响成型件表面粗糙度的工艺参数主要有激光功率、扫描速度、搭接率、切片层厚和倾斜角度.采用正交实验方法,研究激光功率、扫描速度、搭接率三个工艺参数对快速成型件水平面表面粗糙度的影响规律、倾斜角度对斜面表面粗糙度的影响以及切片层厚对零件的垂直面的表面粗糙度影响.实验结果表明:搭接率是影响水平面表面粗糙度的最主要的因素,当其它参数相同,搭接率为30%时,表面粗糙度值最小;倾斜角度越大,表面粗糙度值越小;切片层厚越小,表面粗糙度值越小.     

微细铣削铝合金表面粗糙度的实验研究

利用直径为2 mm的立铣刀对铝合金进行铣槽实验,研究分析切削速度与每齿进给量交互作用对加工槽底表面粗糙度的影响.实验结果表明:每齿进给量小于4μm时,随着切削速度的提高表面粗糙度值呈先减小后增大的变化趋势;而每齿进给量大于6μm时,随切削速度的提高表面粗糙度值先增大后减小.切削速度较低时,表面粗糙度值随每齿进给量的增大先减小后增大;但切削速度大于30 m/min时,随着每齿进给量的增大,表面粗糙度值呈现逐渐增大的趋势.     

激光诱导等离子体加工蓝宝石微结构及其润湿性

激光诱导等离子体刻蚀技术在蓝宝石表面微结构制作方面具有独特的优势。通过控制变量法研究了激光能量密度、靶材和蓝宝石之间的距离和扫描速度对激光诱导等离子体加工蓝宝石微槽的微观形貌和几何尺寸的影响规律。通过正交试验研究了激光诱导等离子体工艺参数对蓝宝石表面微结构接触角的影响,发现扫描线间距对接触角的影响最大,靶材和蓝宝石之间的距离和激光能量密度次之,扫描速度的影响最小。当激光能量密度为6.3 J/cm²,扫描线间距为200μm,靶材和蓝宝石之间的距离为150μm,扫描速度为10 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为136°,表现出良好的疏水性;当激光能量密度为7.4 J/cm²,扫描线间距为50μm,靶材和蓝宝石之间的距离为100μm,扫描速度为5 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为29°,具有较好的亲水性,并且长时间放置后表面接触角基本保持不变。通过扫描电镜观察发现,蓝宝石表面的微结构上分布着许多纳米颗粒,这些微纳结构共同影响蓝宝石的润湿性。     

液相下激光烧蚀快速制备图案化铜微纳结构

为了实现大面积图案化铜微纳结构的制备，基于液相下激光烧蚀技术，以硅片为衬底，将其浸没在含有Cu2O微米粒子的乙醇溶液中，采用纳秒脉冲激光进行加工。研究了激光功率、扫描速度和扫描次数对铜微纳结构的影响，分析了图案化铜微纳结构的形成机制，并研究了图案化铜微纳结构的浸润特性。扫描电子显微镜结果表明，随着激光功率、扫描速度和扫描次数的增加，图案化铜微纳结构中的铜颗粒熔融现象加剧，光斑中心区域的纳米颗粒粒径逐渐增大，光斑交界处形成呈现周期性分布的微米量级单元结构。能量色散X射线光谱证明少量Cu元素分布在光斑中心区域，大量Cu元素集中在光斑交界处。随着扫描次数的增加，样品表面粗糙度和纯净水/食用油接触角均呈现先上升后下降的趋势。当扫描次数为6时，表面平均粗糙度为（1.3±0.11）μm，纯净水接触角可达（155.2±1.5）°，食用油接触角达（100.0±1.3）°。该大面积图案化铜微纳结构制备方法简单快速，无粉尘污染，在微流体芯片、集水系统和废水处理等领域具有广泛的应用前景。     

选区激光熔化医用316L多孔结构的多目标工艺优化

为解决选区激光熔化技术成形医用多孔结构成形质量较差的问题,研究了工艺参数对316L成形样件致密度、孔隙率差值和表面粗糙度的影响,结合灰色关联分析方法建立了多元非线性预测模型。结果表明,预测模型的拟合度可达96.85%,最优工艺参数分别为激光功率250 W、扫描速度800 mm/s、扫描间距0.08 mm。优化后的灰色关联度达0.9195,得到样件的致密度为99.25%,孔隙率差值为0.60%,表面粗糙度均值为4.39 μm。致密度与激光功率正相关,随着致密度的增大,扫描速度和扫描间距呈现先增大再减小的趋势,孔隙率差值和表面粗糙度与激光功率、扫描速度、扫描间距均保持先减小再增大的趋势。结合激光体能量密度概念,揭示了工艺参数影响成形质量的原因,体能量密度为109.65～145.83 J/mm3时粉末的熔化状态最好。     

铝合金手机外壳超精密镜面加工工艺的实验研究

通过工艺实验研究超精密镜面研抛技术在铝合金手机外壳精密超精密镜面加工中的应用,获得表面粗糙度为R a0.026μm的铝合金加工表面。通过优化研抛压力、研抛盘转速、研磨垫质地和硬度、磨料磨粒大小等参数的匹配组合,能够有效提高加工效率、改善加工表面质量,减小表面粗糙度值。     

钛合金精密铣削的表面粗糙度研究

进行了精密铣削钛合金粗糙度试验研究,采用正交分析方法,分析切削三要素铣削速度、进给量、铣削深度对表面粗糙度的影响规律,试验采用直径为2mm的3刃铣刀进行铣削。试验结果表明：表面粗糙度影响顺序依次是进给量、切削速度、切削深度。进给量选为0．01—0．05mm／min时,表面粗糙度随进给量的增大而增大。铣削深度在60—150μm、铣削速度在18．84-47．10m／min试验范围内,最优铣削速度为37．68m／min。而铣削深度对钛合金表面粗糙度影响不大。     

三维微坑织构刀具耐磨损性能研究

采用激光加工技术,在硬质合金刀具的前刀面制备出直径为35μm、30μm、25μm、20μm的微坑阵列,分析激光功率、打标速度、打标次数对微织构形貌和质量的影响;通过正交切削试验对比微坑阵列刀具和无织构刀具的耐磨损性能,从刀具磨损长度、宽度、工件表面粗糙度、切屑的黏刀量等进行评价。结果表面:通过合理的控制激光加工过程中激光功率、打标速度、打标次数来制备出符合要求的微织构形貌;微坑直径的大小对刀具的耐磨损性能有一定的影响,随着微坑直径的不断减小刀具的耐磨损性能有一定的提高,Ti6Al4V合金表面粗糙度不断减小;当直径小于25μm时,刀具的耐磨损性不断减弱,Ti6Al4V合金表面粗糙度不断增加;微坑织构对于刀-屑摩擦接触状态、抗黏附、耐磨减阻、存储切屑等方面有着积极的作用。     

用激光斑纹对比法测量金属表面粗糙度

本文叙述用远场斑纹对比技术测量精磨、研磨和抛光后的金属平面粗糙度的方法。激光斑纹对比技术的基础是在激光对比度和受照表面的粗糙度之间存在着近似的线性关系。研究表明,使用氦氖激光时线性关系可保持至粗糙度Ra（平均高度）0.1μm,在此之后便出现饱和效应。文中还提到旨在扩大测量范围而改变照射光入射角的研究情况,并发现使用大入射角可使表面粗糙度的测量范围增加至0.4μm Ra。     

表面形态对铝合金表面注射结合性能的影响

通过对铝合金表面进行阳极氧化和偶联剂处理,提出了一种注塑工艺直接成形铝合金聚酰胺复合构件的方法。利用激光共焦扫描显微镜和傅里叶红外(FTIR)光谱仪对经处理过的铝合金表面结构和成分进行了分析,结果表明：铝合金表面粗糙度和偶联剂固化时形成的Si-O-Al、C-N等化学键对界面结合力有重要影响。讨论了阳极氧化工艺参数和偶联剂固化条件对铝合金表面形貌、成分和注塑复合构件力学性能的影响规律,借助扫描电子显微镜(SEM)分析了复合构件拉伸剪切的破坏机理。     

PVD涂层刀具高速铣削砂岩表面粗糙度研究

砂岩装饰品已逐渐走进人们的生活,提高砂岩加工表面质量已备受关注。利用正交试验,研究PVD涂层刀具高速铣削砂岩的切削速度、进给速度及切削深度对加工表面粗糙度的影响。分析了表面粗糙度随不同切削参数的变化规律:随着进给速度与切削深度的增加,表面粗糙度值变大,随着切削速度的增加,表面粗糙度值减小,当切削速度由3000r/min提高到12000r/min时,表面粗糙度值由4.98μm减小到3.64μm。建立了表面粗糙度的回归预测模型,经F检验具有较高的显著性,为实际生产加工砂岩制品提供了一定理论依据与参考价值。