斜齿面激光熔覆的开裂倾向分析及控制研究

针对斜齿轮轴齿面激光熔覆层的开裂问题,采用数值计算的方法对其开裂倾向进行了分析,分析结果表明:齿根部位产生了较大的温度梯度,而齿面熔覆层内呈明显的拉应力状态,且主要集中在齿根部位,齿根部位的熔覆层将成为开裂的薄弱部位;裂纹发展的趋势将由齿根部位萌生,然后向其表面扩展然后向齿顶方向延伸。在双向扫描工艺条件下,轮齿内部的温度分布更加均匀,而熔覆层内拉应力水平明显降低,并在一定程度上减轻了齿根部位的应力集中问题,有利于控制熔覆层的开裂倾向。采用两种扫描方法和熔覆参数进行组合,对斜齿轮齿面进行了熔覆试验,试验结果表明:双向扫描工艺对于齿面熔覆层开裂具有一定的抑制作用,并最终获得了适合齿面熔覆的工艺和参数。     

多道搭接激光熔覆层开裂的机理和试验分析

利用数值分析和试验相结合的办法,对多道搭接激光熔覆层的开裂机理和规律进行了研究。数值分析结果表明,激光熔覆后,熔覆层内部呈明显的拉应力状态,且主要集中在熔覆层底部与基体的交界处,因此单道熔覆时熔覆层的开裂倾向主要是垂直于扫描方向。在两道搭接熔覆时,前一次熔覆输入试样的激光能量在试样内部传递和扩散已有一定的时间,试样的整体温度升高后,第二次熔覆时激光能量输入产生的热量在试样内部形成的温度梯度就会有所减小,从而降低了工件内部的应力水平。两道熔覆完成后,由于熔覆层在扫描所受的拉应力降低的幅度最大,而垂直于扫描方向所受的拉应力变化不大,此时若熔覆层开裂,则开裂的方向将不再是垂直于扫描方向,而是会与扫描方向成一定的夹角。实际熔覆中,对单道、多道熔覆时熔覆层的开裂现象进行了观察,试验结果与分析结果较好地吻合。     

温度梯度对激光熔覆层裂纹产生的影响

为了减少激光熔覆技术中因温度梯度大而产生的熔覆层裂纹，在激光熔覆过程中采用预热基体的方法来减小温度梯度。采用ANSYS软件建立45#钢基材上激光熔覆镍基金属粉末的多道搭接温度场有限元模型，通过热电偶测温验证模型的可靠性，利用建立的有限元模型分析熔覆层在熔覆过程中熔覆层边缘的温度梯度变化规律以及基材预热温度对熔覆层温度梯度的影响。结果表明，最大温度梯度位于熔覆层与基体结合界面的边缘，使得此处成为金属熔池凝固的极端条件，导致此处极易产生裂纹；在基材预热为200℃时，可以显著降低熔覆层凝固过程中的温度梯度，温度梯度的降低越明显，越能有效地抑制裂纹产生。通过模拟与实验的结合为实际激光熔覆制造提供了切实可行的参考依据。     

Inconel 738激光熔覆层的裂纹控制方法

针对镍基高温合金激光熔覆过程中覆层极易产生裂纹的问题,在高温合金K438基体上激光熔覆Inconel 738合金粉,研究了熔覆层的开裂机理以及裂纹控制方法。裂纹由靠近基体端的过渡层产生并扩展到熔覆层,具有典型的沿晶特征,裂纹的形成主要与熔覆层中的热输入和低熔共晶相有关。从减少激光熔覆层中的低熔共晶相出发,通过优化激光熔覆工艺参数、添加适量Y2O3以及对基体进行同步冷却,可在一定程度上减少甚至避免熔覆层裂纹的产生。     

激光熔覆K418高温合金温度场的数值模拟

采用ANSYS有限元软件对K418高温合金激光熔覆过程中的温度场进行了计算,得到了激光熔覆层中心温度的变化规律.结果表明,熔覆层中心温度表现出明显的快速熔凝特征,熔覆层中心温度与激光功率成正比,与扫描速度成反比.计算结果为优化K418高温合金激光熔覆工艺参数提供了理论依据.     

纯铜表面脉冲激光熔覆Ni60涂层的结构与性能研究

为了克服纯铜表面激光熔覆时热量难以积聚的困难,得到冶金结合良好的Ni60熔覆层,采用预热辅助脉冲激光熔覆的方法,在纯铜表面进行了Ni60合金粉末的熔覆实验,并建立了纯铜表面预热辅助脉冲激光熔覆过程的3维瞬态热弹塑性模型,对温度场及残余应力进行了仿真。预热温度达到573K时,Ni60熔覆层中裂痕完全消除;预热温度为673K时,激光熔覆的加工效率提升了2.2倍;预热辅助脉冲激光熔覆得到的Ni60熔覆层平均硬度达到800HV_0.2;常温下,Ni60熔覆层与ASTM52100钢相对耐磨性为4.45,摩擦系数约是铜和ASTM 52100钢的57%。结果表明,随着预热温度的升高,Ni60熔覆层中裂纹减少,激光熔覆效率提高;Ni60熔覆层有效地提高了表面硬度,减小了摩擦系数。通过预热辅助脉冲激光熔覆技术,在纯铜表面制备得到无裂纹、无气孔的Ni60熔覆层,可有效地提高铜基材的硬度与耐磨性。     

齿面激光熔覆中的防边缘塌陷工艺研究

为了研究激光熔覆过程中产生边缘塌陷问题的原因并且找到具有较强可操作性的解决方法,采用对激光熔覆过程的温度场进行数值计算的方法,分析得到边缘塌陷问题主要是由于激光熔覆过程中边缘地带温度过于集中所造成;在分析结果的基础上,以样块为实验对象,提出了解决此问题的基本方法;最后将此方法应用于齿面激光熔覆的实际中,并根据齿面激光熔覆的特殊情况对此方法进行了改进和完善,取得了较为令人满意的结果。结果表明,此方法可以较好地解决齿面激光熔覆的边缘塌陷问题,而且具有较强的可操作性。     

316L激光熔覆质量预测及路径选择研究

为了避免激光熔覆时熔覆层边界处产生过烧和塌陷等缺陷,基于热传导理论分析了基体不同位置的散热差异,采用数值计算方法分析扫描路径对温度场的影响,在激光功率1000W、扫描速率5mm/s、送粉量9.15g/min、扫描间距1.5mm、基体尺寸40mm×30mm×7mm时,同向熔覆和异侧熔覆比反向熔覆和同侧熔覆边界熔池温度分别降低约300℃和500℃,预测了反向熔覆和同侧熔覆的过烧和塌陷区域并进行了实验验证。结果表明,扫描路径对边界过烧和塌陷的影响很大,同向熔覆和异侧熔覆可以在保证高加工效率、材料利用率以及合理工艺参量的同时提高边界熔覆质量;异侧熔覆可以更好地平衡热量累积与散热间的关系,使熔覆层边界晶粒细密、内部组织分布均匀、性能更加优良。此项研究对提高激光熔覆层质量是有帮助的。     

曲轴轴颈损伤表面的激光熔覆再制造修复

为了实现发动机曲轴的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在曲轴材料45#钢样板表面制备铁基激光熔覆层,研究了熔覆层的性能,利用光学显微镜和显微硬度计进行了熔覆层金相组织观察和硬度测试。试验结果表明,熔覆层与基体结合良好,且熔覆层硬度为基体硬度的2~3倍;为了使曲轴在绕主轴颈旋转情况下对多拐曲轴连杆轴颈进行激光熔覆,提出了在连杆轴颈表面获得连续均匀熔覆层应满足的条件,并在满足这些条件的前提下,推导出了激光熔覆曲轴连杆轴颈过程中激光束与转动轴颈的运动轨迹和相对速度之间的关系模型,通过试验,验证了轨迹模型的可行性。     

送粉式激光熔覆过程中激光有效能量的描述

为描述激光熔覆层质量与工艺参数之间的相互关系,在研究自动送粉激光熔覆过程能量分配规律的基础上,利用金相法检测的不同工艺条件下单道熔覆层的宏观参数,定量计算了L.C.Lim提出的单位质量熔覆材料的比能和单位时间实际输入的比能两个重要参数,并系统地分析了影响因素。在激光参数恒定的条件下,单位质量熔覆材料的比能随送粉速率的增大而减小;单位时间实际输入的比能随扫描速度的增加而减小。对单位质量熔覆材料的比能随扫描速度的变化出现最小值的现象给出了合理的解释。为进一步研究熔覆层的凝固行为、显微组织与工艺参数的关系奠定了理论基础。     

钕激光对家兔牙髓的影响

目的 :研究钕激光对家兔牙髓的影响。方法 :采用脉冲式钕玻璃激光器 ,将激光束聚焦到 1毫米的光斑 ,照射于实验动物 ( 8只家兔 )实验牙齿颊面的龈嵴上 ,评价家兔牙髓的反应按四个等级的方法来区分。结果 :激光照射家兔牙齿后立即作检查 ,仅在 2个标本上看到牙齿表面形成明显的洞 (标本 43和 3 8) ,从标本的组织学切片也证实 ,在牙本质上有明显的洞形 ,并有牙髓反应。结论 ;钕激光对家兔牙髓的影响与周围正常牙髓组织有明显区别 ,仅在暴露于激光束下邻近牙本质小管的牙髓处才有影响     

氦氖激光治疗智齿冠周炎的疗效观察

本文报导了运用氦氖激光治疗智齿冠周炎,在临床上取得了满意的疗效。     

高效率3工位激光焊接系统的控制优化

为了提高高功率CO2激光加工系统的光束利用效率与加工过程的自动化程度,利用可编程逻辑控制器和运动控制器设计了一套3工位激光自动焊接控制系统。通过进行时序优化,可同时进行金刚石锯片的普齿、斜齿和金刚石钻头的焊接加工。每个工位可独立完成手动调试、手动/自动焊接,并可以按照激光焊接工艺要求,实时进行激光功率调节。结果表明,该系统可以焊接ø115mm～ø600mm的各种普齿、斜齿锯片,以及ø20mm～ø250mm的各种金刚石钻头;光束利用率达到95%以上,在同种规格产品加工过程中,生产效率提高了50%,同时,系统具有全面的故障诊断、报警等功能。     

脉冲Nd:YAG激光蚀刻牙齿硬组织的临床研究

目的:观察脉冲Nd:YAG激光蚀刻牙硬组织后增加与复合树脂结合力的临床效果方法:观察组采用脉冲Nd:YAG激光照射窝洞后进行光固化治疗,对照组以常规酸处理后光固化治疗。结果:观察组115个牙齿成功105,有效6个,失败4个;对照组成功76,有效21,失败18个。两组间有非常显著性差异(P<0.01)。结论:脉冲Nd:YAG激光代替酸处理蚀剂牙硬组织进行光固化治疗上一种可行的方法。     

活髓牙的激光牙齿漂白术临床应用体会

本文研究的目的是讨论激光漂白术对活髓牙漂白的临床效果和负作用。材料与方法：于双侧第二双尖牙放置像皮障以保护牙龈，在牙唇面涂上漂白凝胶，用氩离子激光照射，凝胶作为催化剂漂白牙釉质。结果：所有过程为两小时，无疼痛和其它不适。漂白效果明显，有3－5级的增白。结论：激光漂白疗程短，疗效明显，优于传统漂白方法。对长期饮咖啡、喝茶、抽烟等染色、四环素染色、增龄性黄牙等漂白疗效更佳。     

1079.5nm激光治疗智齿冠周炎

采用1079.5nm激光照射或烧灼治疗智齿冠周炎360例,治愈率为100%,疗效优于其它疗法。     

氦氖激光照射对大鼠实验性牙移动牙周组织中环氧化酶-2表达的影响

为探讨氦氖激光局部照射调控正畸牙移动过程中血管改建的机制,应用波长为632.8nm,激光功率为20mW的氦氖激光照射实验性牙移动大鼠的牙周组织,进而对牙周组织切片进行环氧化酶-2(COX-2)免疫组织化学染色。图像分析结果显示压力区加力3、5、7d组照射侧牙周组织COX-2表达明显高于对照侧,14d后照射侧与对照侧差异无统计学意义;张力区加力1、3、5、7d组照射侧COX-2表达均明显高于对照侧,差异有统计学意义。结果表示氦氖激光照射能增强实验性牙移动大鼠牙周组织中COX-2的表达,参与促进正畸牙移动血管改建的进程。     

全固化环形单频Nd:YVO4可调谐激光器

分析了Nd:YVO4激光晶体两平-平通光面自身的标准具效应对单频激光器调谐特性的影响.采用一通光面切成1°劈形的Nd:YVO4晶体来消除自身的标准具效应,通过调节插入谐振腔内的标准具,使半导体激光器(LD)抽运Nd:YVO4单频激光器的最大可调谐范围达到约100 GHz.     

全固态单模Nd：YAG激光器输出特性优化的实验研究

报道了一种使用1mm直径Nd：YAG激光棒和单一二极管激光模块侧面抽运的简单激光腔设计。通过使用小口径激光棒抑制高阶横模振荡、曲面后反镜和负透镜组合补偿热透镜效应和实验优化后反镜的曲率半径、负透镜的焦距以及激光腔腔长等结构参数使激光器输出功率和光束圆率同时达到最大，实现了平均功率10.8W、脉冲宽度15ns、光束圆率98.80.8%、M2值1.1的近衍射极限光束输出。     

全固态单模Nd:YAG激光器输出特性优化的实验研究

为了实现高功率全固态激光器的高输出光束质量,使用1mm直径Nd:YAG激光棒和单一二极管激光模块侧面抽运的简单激光腔设计来实现功率高于10W、光束质量接近衍射极限的TEM00模输出。通过使用小口径激光棒抑制高阶横模振荡、曲面后反镜和负透镜组合补偿热透镜效应和实验优化后反镜的曲率半径、负透镜的焦距以及激光腔腔长等结构参数使激光器输出功率和光束圆率同时达到最大,实现了平均功率10.8W、脉冲宽度15ns、光斑圆率98.8%±0.8%、M2值为1.1的近衍射极限光束输出。结果表明,通过使用小口径激光棒提高激光器输出光束质量工程上可行。