铺粉厚度对选区激光熔化316L沉积层致密度与表面形貌的影响

目的 为了解决选区激光熔化增材再制造时出现的首层铺粉粉层厚度不均的问题,研究首层粉层厚度为400μm时选区激光熔化成形工艺.方法 采用倾斜基板预置楔形粉层,在粉层上进行不同激光功率的激光扫描实验,研究楔形粉层对沉积的影响规律.然后在水平放置的基板上分别预置50、100、200、300、400μm厚度粉层,在粉层上进行激...     

激光跟踪仪在工业机器人位姿特性检测中的应用

工业机器人位姿特性是判断机器人性能的重要参数指标,直接影响到企业的生产效率。目前大部分机器人制造商的检测能力有限,制约了机器人的创新发展。激光跟踪仪是一种非接触的精密测量仪器,利用激光跟踪仪可实现机器人六维姿态的性能检测。作者根据GB/T 12624-2013标准要求设计工装夹具;根据机器人坐标系方向、连杆长度和连杆扭角建立机器人运动学参数模型;设置了激光跟踪仪和机器人I/O通信参数;对齐机器人和激光跟踪仪坐标系,实现了工业机器人位姿特性的检测。     

选区激光熔化316L扫描特征参数对表面形貌影响

为研究不同扫描特征参数组合对选区激光熔化(selective laser melting,SLM)表面形貌的影响,以316L不锈钢粉末为例,进行介观尺度的单层双道数值模拟研究.基于离散元法建立单层的粉床数值模型.使用流体体积法对粉床受热部分粉末的熔化过程中的熔化、流动和凝固过程进行计算.考虑激光功率、扫描速度和扫描间距3个扫描特征参数,设计并进行正交试验,从熔道形貌特征和熔道宽度2个方面研究所选扫描特征参数对成形件表面的熔道形貌影响.依据数值模拟中的参数进行实际打印及形貌观察试验,验证数值模拟的有效性.结果表明,在313～500 J/m的线能量密度和50～90μm的扫描间距范围内,可以得到平整连续局部缺陷少的熔道形貌,且该区间内的参数组合依次线性对应;对熔道形貌的完整性影响由大到小依次为扫描速度、扫描间距和激光功率.     

稀土对激光熔覆生物陶瓷涂层纵截面组织形貌的影响

在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆处理,所得的生物陶瓷涂层的质量,受到涂层组织结构的重要影响,稀土则是影响涂层组织形貌的重要物质.采用激光熔覆处理单纯钛合金、钛合金和涂层原料及预熔钛为过渡层的生物陶瓷涂层,对比研究了稀土对其纵截面的组织形貌的影响.结果显示:稀土对涂层具有降低开裂倾向的作用.因此,在涂层原料中寻找适当比例的稀土可以有效降低涂层的裂纹敏感性.     

钛合金激光沉积制造热累积与熔池形貌演化

为了研究激光沉积制造过程热累积对熔池形貌的影响,利用有限元软件对单道多层激光沉积制造TA15钛合金过程三维温度场进行数值模拟,得到不同沉积层上的节点热循环特性、熔池温度分布规律以及熔池形貌变化,结果表明沉积过程存在着热累积现象会使熔池面积逐渐变大。并通过对激光沉积过程熔池进行实时监测的试验对模拟进行了验证,结果显示热累积直接影响沉积层上熔池的宽度以及倾斜角度,且自一定层数之后,熔池温度和熔池宽度逐渐趋于稳定。实验结果和模拟结果吻合较好。     

基于安川机器人的工件位姿模拟系统设计

为便于在实验室中进行工件位姿检测模拟,设计基于安川机器人的工件位姿模拟系统,包含模拟执行、测量标定、自动运行。基于安川工业机器人的六轴机体与平行移动功能,实现末端搭载被测工件的姿态模拟。采用API激光跟踪仪设计标定流程,获得准确的工具参数,保障模拟精度。利用PLC与触摸屏设计系统控制部分与人机交互部分,实现系统根据设置参数进行自动模拟。结果表明：该系统能在实验室条件下实现工件位姿模拟的自动化作业。     

基体表面粗糙度对激光沉积不锈钢形貌、组织及性能的影响

目的研究基体待沉积表面粗糙度的变化对激光沉积之后沉积层质量(宏观形貌、微观组织和力学性能)的影响,从而获得形貌、组织及性能优良的沉积层。方法采用316L不锈钢粉末,在不同表面粗糙度状态下P20钢基体表面分别进行单道单层、薄壁、多道搭接及块体沉积实验,获得测试分析所需沉积层,基于OM、SEM以及拉伸试验对沉积层组织性能进行分析。结果单道单层时,相对于铣削基体表面沉积层,喷砂基体表面沉积层的熔高、熔深增加幅度达到了100%,而熔宽增加较平缓;单道薄壁时,在前5层的沉积中,喷砂基体表面沉积高度增长达到2.5mm,铣削表面沉积高度仅为前者一半,喷砂基体上沉积层内部孔隙率仅为铣削基体的31%;多道搭接时,随着粗糙度的增大,沉积层截面纵向尺寸H的内部增长范围持续变大,而横向尺寸L范围保持稳定。喷砂基体表面沉积层的σ_b为540.93 MPa,而铣削基体上的σ_b为523.12 MPa。结论随着基体表面粗糙度的增加,沉积过程中陷光效应相应增强,单道单层沉积层的宏观形貌尺寸随之增大。对于薄壁沉积,基体粗糙度对薄壁高度的影响主要集中在前5层,粗糙度的增大使得沉积高度生长加快,内部孔隙率减小。多道搭接时,粗糙度越大,熔高熔深方向的尺寸变化越大,沉积层内部枝晶更加粗大,且不均匀。沉积层内部的抗拉强度随粗糙度的增大而提升。     

激光抛光熔化机制中表面形貌的数值模拟

激光抛光作为一种光整加工技术近年来得到了迅速发展,然而其模型研究相对滞后,目前通过数值模型仍难以评估抛光工件的表面质量.在考虑工件表面形貌、传热和流体流动的基础上,建立一个二维移动数值模型来预测熔化机制下被抛光工件的表面粗糙度.通过该模型模拟熔池内的熔体流动,估算出激光抛光后工件的表面粗糙度,其与试验值非常接近;同时,...     

复杂纹理工件的位姿检测方法研究

针对工业检测中一类具有平面特征的复杂纹理金属工件的位姿检测问题,使用双目视觉和DLP投影仪,将工件的局部特征作为检测重点,提出一种投影差分多线结构光的方法,使差分结构光的中心线相互补偿,减少提取光条中心线出现异常点的概率。运用极线约束特征点行对齐的特性,设计无编码双目结构光系统特征点匹配方法,提高提取平面特征点的稳定性。利用Tukey权重函数改进拟合算法,进一步提升工件被测平面拟合精度和提取工件边缘和角点的准确度,解决了传统拟合模型算法权重分配不合理的问题。经三轴精密滑台实验,并与高精度三坐标仪对比检测结果,验证该方法可以满足高精度三维测量的需求。     

激光重熔参数对熔化区的影响

〕着重对激光重熔后的涂层溶化区进行分析,通过一系列的试验研究,了解了激光重熔规范对熔深、熔宽、熔合比的影响规律,探讨了熔化区的组成,初步搞清了“亮带”的本质及影响因素。     

激光熔覆镍基熔覆层截面形貌预测

利用BP神经网络建立激光熔覆关键工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉电压、送粉载气流量)与熔覆层截面形貌(熔宽、余高)的预测模型。以激光熔覆工艺参数为输入,熔覆层的截面形貌为输出,利用工艺试验数据对网络进行训练,实现对输入和输出的高度映射。结果表明,BP神经网络可以较好地对熔覆层形貌进行预测,同时双隐藏层BP神经网络模型预测结果误差波动更小,表现出优良的稳定性,最大预测误差相比单隐藏层神经网络大大降低。     

镁合金低脉冲激光-气体混合焊的熔池形貌演变和多级调控

利用基于COMSOL Multiphysics的脉冲激光-气体钨极电弧(GTA)混合焊接新型双热源模型,分析了焊缝沿线选定点的温度分布,研究了激光脉冲参数和电弧电流对熔池形貌的影响.工艺参数对熔池深度的影响由大到小为:激光激励电流＞电弧电流＞激光脉冲宽度＞激光脉冲频率;工艺参数对熔池宽度的影响由大到小为:电弧电流＞激光...     

激光功率对激光选区熔化316L不锈钢微观形貌和性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备316L不锈钢试样.通过单因素实验的方法,研究了激光功率对SLM成形316L不锈钢试样微观组织、致密度、显微硬度和表面粗糙度的影响.结果 表明:SLM成形316L不锈钢试样组织主要由奥氏体组成,且存在少量的铁素体.当激光功率为160W时,SLM成形316L不锈钢试样微观组织主要为胞状晶...     

脉冲激光对6106铝合金表面形貌及氧含量的影响

研究了脉冲激光清洗在不同的清洗速度以及不同的脉冲重复频率下铝合金表面形貌以及表面氧元素含量的影响。试验结果表明,在清洗速度较低时(0.1～0.6 m/min),铝合金激光清洗过的表面呈溅射重叠的状态,当清洗速度大于0.8 m/min时,脉冲激光在铝合金表面的形成的冲击坑逐渐变得分散、独立;铝合金表面氧元素整体的含量随清洗速度的增减呈先下降后增加的趋势,在清洗速度较小或者较大时,氧元素含量均接近母材表面氧元素含量水平,氧元素含量分布具有明显的区域性,脉冲激光冲击坑的位置氧元素含量明显高于周围未冲击位置。随脉冲重复频率的增加,铝合金表面形貌由独立冲击坑逐渐过渡为溅射重叠的状态,表面氧元素整体含量明显下降,约为母材氧含量的1/2,氧元素的分布也逐渐变为弥散。     

送粉激光熔覆中送粉速率对激光束与粉末流相互作用的影响

引入经典光学理论计算激光束与粉末流的相互作用，藉此研究了送粉速率对工件表面激光强度分布和不同位置颗粒温度的影响。计算结果表明：随送粉速率的增加，激光强度以及颗粒温度的最高值都显著降低：同时，激光强度分布和不同位置颗粒温度趋于均匀。由于对激光熔池中动力学过程的潜在影响，这些结果应在描述激光熔覆过程的数学模型中加以考虑。     

脉冲激光对6106铝合金表面形貌及氧含量的影响

研究了脉冲激光清洗在不同的清洗速度以及不同的脉冲重复频率下铝合金表面形貌以及表面氧元素含量的影响。试验结果表明,在清洗速度较低时(0.1～0.6 m/min),铝合金激光清洗过的表面呈溅射重叠的状态,当清洗速度大于0.8 m/min时,脉冲激光在铝合金表面的形成的冲击坑逐渐变得分散、独立;铝合金表面氧元素整体的含量随清洗速度的增减呈先下降后增加的趋势,在清洗速度较小或者较大时,氧元素含量均接近母材表面氧元素含量水平,氧元素含量分布具有明显的区域性,脉冲激光冲击坑的位置氧元素含量明显高于周围未冲击位置。随脉冲重复频率的增加,铝合金表面形貌由独立冲击坑逐渐过渡为溅射重叠的状态,表面氧元素整体含量明显下降,约为母材氧含量的1/2, 氧元素的分布也逐渐变为弥散。     

飞秒激光加工参数对RB-SiC表面形貌的影响

目的 揭示飞秒激光加工参数对反应烧结碳化硅(Reaction-Bounded Silicon Carbide,RB-SiC)表面形貌的影响规律。方法 通过改变激光能量密度和有效脉冲数,研究RB-SiC表面烧蚀槽的形貌变化规律,确定飞秒激光加工RB-SiC的去除机理。采用扫描电镜、共聚焦显微镜、X射线能谱仪和拉曼光谱仪分析RB-SiC烧蚀前后的表面形貌演变行为。结果 激光能量密度在0.62~10.48 J/cm²时,Si富集区域形成凹陷结构,SiC颗粒区域形成周期性结构(Laser-Induced Periodic Surface Structures,LIPSS),周期约为970 nm。随着激光能量密度的增加,凹陷结构扩大加深,表面球形纳米颗粒增多,烧蚀槽宽度呈对数增长。有效脉冲数在69~ 1 379,Si富集区域的去除量高于SiC颗粒区域的去除量。随着有效脉冲数增加,烧蚀槽深度显著加深,凹陷结构扩展成深坑结构,飞溅至烧蚀槽外侧的纳米颗粒聚集成团簇物,由Si、SiC和非晶态SiO2构成的沉积物在烧蚀槽边缘形成堆积层。结论 降低激光能量密度能够减少RB-SiC表面凹陷和纳米颗粒,有助于提升烧蚀形貌的一致性。增加有效脉冲数会促进烧蚀槽底部深坑结构的产生,进而扩大Si与SiC去除量之间的差异。     

强磁场下铜电沉积层表面形貌及织构的研究

利用SEM和XRD研究了无磁场和2 T～10 T强磁场中电流密度和磁感应强度对铜电沉积层表面形貌及择优取向的影响.结果表明:无磁场下,表面晶粒随电流密度增加而增大,同时伴随氢气析出而导致气孔出现,施加10 T磁场后,表面晶粒随电流密度增加呈分裂细化趋势,同时氢气析出被抑制.强磁场施加使(220)晶面织构得到抑制,而(111),(200),(311)等晶面的织构得到增强,但无论是否施加磁场,在200A/m2～630A/m2的电流密度下,铜电沉积层仍保持(220)的优先生长方向.     

强磁场下铜电沉积层表面形貌及织构的研究

利用SEM和XRD研究了无磁场和2 T～10 T强磁场中电流密度和磁感应强度对铜电沉积层表面形貌及择优取向的影响.结果表明无磁场下,表面晶粒随电流密度增加而增大,同时伴随氢气析出而导致气孔出现,施加10 T磁场后,表面晶粒随电流密度增加呈分裂细化趋势,同时氢气析出被抑制.强磁场施加使(220)晶面织构得到抑制,而(111),(200),(311)等晶面的织构得到增强,但无论是否施加磁场,在200A/m2～630A/m2的电流密度下,铜电沉积层仍保持(220)的优先生长方向.