激光冲击微铆接工艺及其研究进展

激光冲击微铆接工艺利用短脉冲强激光与材料相互作用时产生的等离子体冲击波使材料发生塑性变形而实现机械互连。介绍了激光冲击微铆接工艺机理和工艺实现的关键技术,综合评述了激光冲击参数、模具结构参数和材料特征参数对接头成形及其力学性能的影响规律,着重总结了异质金属材料激光冲击微铆接的研究成果。分析了目前研究中存在的不足,从微观结构演变规律、尺度效应影响、铆接缺陷抑制方法、接头失效行为等方面展望了激光冲击微铆接工艺的研究方向,以期为深入系统开展激光冲击微铆接应用基础研究提供参考。     

微尺度下激光冲击金属材料的特性分析与展望

综述和分析微尺度效应、材料的弹塑性理论、材料非线性进行了理论分析与探讨.对于等离子体的物理发展过程及空间结构,提出了旋转椭球体模型,对进一步研究、建立微尺度激光冲击强化等离子体三维模型奠定了理论基础.展现了微尺度激光冲击处技术的发展及应用前景.     

微尺度下激光冲击金属材料的特性分析

为了提高微光机电系统产品的可靠性,采用微米尺度的激光冲击处理能够改善金属及金属薄膜材料的机械性能。而微米尺度的激光冲击处理与毫米尺度的激光冲击处理在理论分析、处理过程中的材料特性、适用理论等方面存在着较大的不同。对微尺度效应、材料的弹塑性理论、材料非线性进行了理论分析与探讨。对于等离子体的物理发展过程及空间结构,提出了旋转椭球体模型,这一结果对进一步研究、建立微尺度激光冲击强化等离子体三维模型奠定了理论基础。     

微尺度激光弯曲成形数值模拟与实验研究

建立了厚度为0.1mm的不锈钢钢箔激光弯曲成形的三维热力耦合有限元模型,并采用有限元软件MSC.Marc模拟计算得到了箔材弯曲变形过程中的温度场、变形场与应力应变场。分析了应力、温度、变形三者之间的内在关系,阐述了激光弯曲成形的温度梯度机制(TGM)。建立了微尺度激光弯曲成形的实验装置,验证了有限元模型(FEM)的可靠性,模拟计算结果与实验结果吻合较好。通过实验分析了激光功率、扫描速度以及激光扫描次数等工艺参数对激光弯曲角度的影响规律,并对影响原因进行了初步分析,为进一步对微尺度激光弯曲成形机制及工艺的研究打下了基础。     

激光诱导冲击成形的研究进展

激光冲击成形是一种利用高能短脉冲激光诱导的高幅冲击波的力效应使板料产生塑性变形的新技术。本文介绍了激光冲击成形的原理,系统阐述了成形工艺参数对成形质量的影响。在总结激光冲击成形研究现状的基础上,指出激光动高压加载驱动成形方法是激光冲击成形的发展方向。最后提出动高压加载驱动成形可以在微体积成形方面进行应用拓宽。     

预应力作用下微尺度激光弯曲成形的数值模拟

应用一种新的激光弯曲成形工艺,通过施加位移约束,使厚度为0.1 mm的304不锈钢箔加热区产生预期的预应力分布.针对激光弯曲成形的特点,建立三维热力耦合模型,基于塑性皱曲机制(BM).对三种不同预约束应力状态下微尺度激光弯曲成形过程进行数值模拟.通过对比三种不同模型的模拟结果,分析了预约束应力作用下,微尺度激光弯曲成形的成形机制.研究发现,预应力作用下激光弯曲成形是热应力与预应力综合作用的结果,在预应力作用下激光弯曲成形效果显著增加.在塑性皱曲机制下,通过控制预约束作用的方向和大小以及选择合适的激光工艺参数可以得到任意方向的弯曲成形角.弯曲角度随预应力的增大而增大,两者之间呈近似线性关系.     

激光微纳连接技术研究进展

激光微纳连接技术是实现微纳米结构、电子元器件批量化生产的基础,是微纳制造领域的关键技术.在简要介绍微纳连接技术的应用需求和主要技术方法的基础上,重点对微纳尺度的激光连接技术进行了分析和论述.首先介绍了激光连接技术的尺寸范围,然后根据其工艺特性的不同选取三种典型的激光微纳连接技术,即激光微焊接,微纳尺度的激光软钎焊和激光...     

微尺度激光冲击强化的影响因素分析

微尺度激光冲击处理技术通过将常规激光冲击处理的激光光斑从毫米量级缩小到微米量级,为提高金属微结构的可靠性提供了一种可能途径.为了分析微尺度激光冲击处理的特点,探究激光脉冲功率密度、冲击次数等因素对冲击效果的影响,利用ABAQUS仿真软件对激光冲击强化铝合金6061-T6的过程进行了仿真研究,分析了激光冲击处理的基本原理,着重讨论了激光冲击处理过程中几种参数对残余应力场的影响,分析了微尺度激光冲击处理后金属表层残余应力分布的基本特点.结果表明,单次微尺度激光冲击处理后,材料表面存在局部的拉应力,但可以通过多次冲击予以消除.     

微尺度下激光冲击对纯铜表面形貌的影响

为了研究微尺度下激光冲击过程中冲击波对强化表面塑性变形的影响,进行不同能量和冲击次数下激光微冲击纯铜试样处理,并对冲击试样进行表面形貌测量。结果表明,微尺度下,激光诱导的等离子体冲击波引起的轴向和径向压力同时对冲击表面作用。轴向压力在光斑中心区域附近起主导作用,冲击区域深度方向上塑性变形量随着激光能量和冲击次数的增加而增大;光斑边缘附近,主要受径向压力作用,随着激光能量的增加,径向塑性变形影响区域增大。当激光能量超过70 mJ 时,单点塑性变形边缘区域明显凸起;径向塑性变形随着冲击次数的增加先增大后减小,冲击次数高于3次时,光斑边缘附近明显凸起。     

CO2激光选区烧结铁粉制造微型金属零件的研究

使用激光进行微成形的方法有多种 ,本文介绍了通过激光选区烧结技术 (SLS)来进行激光微成形的试验。通过大量的工艺试验和对激光选区烧结微成形过程中影响因素的系统分析 ,探讨了激光选区烧结微成形的工艺参数对激光扫描金属粉末的烧结线宽和烧结深度的影响 ,并最终成形了米粒大小的金属实体。     

激光喷丸后板料表面微观形貌的可视化数值研究

对不锈钢SUS304板料进行了激光喷丸成形的可视化数值模拟分析和实验研究。以有限元分析软件ABAQUS/CAE为平台,通过建立的激光喷丸过程冲击波加载的转换模型,把脉冲激光能量转换成冲击波压力,利用用户子程序解决了脉冲激光束连续逐点喷丸板料变形的轨迹控制,实现激光喷丸板料动态变形过程的可视化。通过所建立的模型,对脉冲激光喷丸后材料表面的微观塑性流动过程进行了分析,研究了表面微观形貌的变化。     

MEMS金属微构件的激光微喷丸强化技术分析与展望

介绍了适用于金属微构件处理的激光微喷丸技术,通过控制工艺参量和合理的路径规划,在试件表面产生有益的残余压应力分布,能有效提高工件的抗疲劳和磨损性能。概述了微喷丸技术的研究现状,总结了激光微喷丸的机理、关键技术和影响因素,分析了激光微喷丸研究中存在的问题,为今后激光微喷丸技术的进一步研究提供指导。     

单次激光冲击下板料变形的理论分析

金属板料的激光冲击成形(LSF)技术是利用高能激光诱导的高幅冲击波的力效应，而非热效应。它是在激光冲击强化基础上拓展出的又一崭新的研究领域。根据爆轰波和爆炸气体动力学理论，建立了板料激光冲击成形中，激光-能量转换体-靶材系统的冲击波压力的物理模型和理论估算式。通过对激光冲击波载荷作用下板料变形过程的理论分析，建立激光冲击板料变形的数学模型，得到板料变形量与加工系统中各种参数之间的相互关系，为加工过程中各种参数的合理优化，板料变形过程的有效控制，实现大面积金属板料的激光冲击成形提供了理论依据。     

板料激光喷丸弯曲成形机制与技术

板料激光喷丸弯曲成形是一种新技术,为中厚板料弯曲成形提供全新的手段,为强激光在板料塑性成形领域的应用开辟了新方向.激光喷丸弯曲成形是利用冲击波诱导的残余应力实现板料弯曲成形,其成形的效果与激光工艺参数、板料几何参数及材料性能等因素有关.根据喷丸路径,把激光喷丸弯曲成形件分为V形件、柱面件、球面圆顶件等.分析了激光喷丸弯曲成形方法及成形装置.最后,介绍了激光喷丸弯曲成形的实际运用并分析了其潜在应用.     

激光冲击处理钛合金

介绍了激光冲击处理(LSP)的特点和应用情况，研究了激光冲击处理对钛合金表面轮廓、残余应力和疲劳性能的影响。结果表明，经激光冲击处理后效果十分明显，钛合金获得光斑大小的凹坑，凹陷值10～20 μm，残余应力最大可达-600 MPa以上，表面残余应力水平与高强度喷丸相当，但塑性变形程度明显大于喷丸;合适的激光参数和搭接率可以获得光滑平整的冲击区，双光束冲击处理涡轮叶片后有明显冲击痕迹和残余压应力，并且没有发现变形和裂纹。     

脉冲激光冲击LY12CZ铝合金成形的实验和数值模拟

激光冲击板料变形是利用高能脉冲激光和材料相互作用诱导的高幅冲击波的力效应使板料产生塑性变形的新技术。本文利用钕玻璃强激光对厚度为1,2mm的LY12CZ铝合金板料进行了激光单点冲击成形的实验。利用ABAQUS软件对激光单点冲击成形过程进行了数值模拟,探讨了激光冲击次数和板料成形之间的关系,得出它们之间的关系曲线,为激光多点冲击成形奠定了基础,以及为实现板料复杂形状的激光冲击成形提供理论依据。     

弹性预加载下板料激光喷丸成形特性

分析了弹性预加载下激光喷丸成形的机制,并通过试验研究了板料在弹性预加载下激光喷丸成形的特性。试验用的激光脉冲参数为:波长1.06μm,脉宽23 ns,光斑直径4 mm,功率密度109W/cm2量级;试样的材料为LY12CZ硬铝合金。试验结果表明,在弹性预加载下,板料在弹性预弯方向获得的弯矩要比与弹性预弯垂直方向上的弯矩大得多,弹性预加载下激光喷丸成形可以有效地克服自由状态下激光喷丸件呈球形现象,激光喷丸件的曲率是自由状态下激光喷丸成形曲率的2~3倍;在相同曲率下,弹性预加载下激光喷丸成形件的表面粗糙度比自由状态下激光喷丸成形件的表面粗糙度要低1~2等级,因此弹性预加载下激光喷丸成形要优于自由状态下的激光喷丸成形。     

AlMgSc合金板激光冲击成形实验研究

A lMgSc是航空航天等尖端领域的一种新型轻合金结构材料。利用江苏大学强激光研究所的高功率钕玻璃激光器对A lMgSc合金板进行了激光冲击成形实验研究,用TaylorHobson三坐标表面轮廓测量机测量了冲击后板料的变形量以及表面的粗糙度。实验结果表明:约束层的刚度越大,激光诱导的冲击波力越大,板料的变形量越大;当只有激光能量大于某一临界值(该值与材料本身有关)时,板料的变形量才随着凹模孔径的增大而增大;板料的变形量随着半径方向的冲击波压力变化而不同。最后介绍了压力测量原理及其公式。