激光近净成形中熔池宽度实时监控系统的研究

在激光近净成形过程中,为了快速有效地获取熔池区域信息并加以控制,文设计了CCD同轴拍摄系统获取熔池的双色图像,可以准确地获得熔池区域的图像信息,并利用最小外接矩形图像处理方法快速有效地获取熔池宽度,通过PID控制器调节激光功率加以控制。实验表明,基于双色图像的CCD同轴拍摄方法和熔池宽度闭环控制系统有效解决了激光往复扫描下薄壁工件的边缘凸起和上下宽度不均匀的问题。     

激光金属沉积成形过程中温度场的数值模拟

为了降低成形过程的热应力,根据有限元方法中的“单元生死”技术,利用APDL语言编程实现了对多道多层激光金属沉积成形过程三维温度场的数值模拟,再现了成形过程中温度场的动态变化,得到了成形过程中模型温度场及温度梯度的分布规律。结果表明,试样同一纵断面上各节点虽然被激活的时间不一样,但它们具有相似的温度变化规律;试样内的温度梯度主要沿z轴方向分布,基板内的温度梯度主要沿平行基板方向分布,具有明显的分层现象,熔池区的温度梯度非常大。在相同的工艺参数下,实际成形试样的扫描电镜照片与模拟结果吻合很好。     

激光快速成形过程的热行为及其影响

建立了激光快速成形(LRF)过程熔池的比色测温系统，分别采用实时跟踪和定点测量两种方式实现了熔池温度和熔池后沿冷却速率(温度梯度)的测量。结果表明，随着激光功率和送粉率的增大，熔池温度升高，熔池后沿冷却速率减小;随着激光扫描速度的增加，熔池温度下降，熔池后沿冷却速率增大。单道多层熔覆和多道搭接熔覆过程温度检测结果发现，随着沉积层数和沉积道数的增加，成形过程呈现热累积效应，即熔池温度逐渐升高，而熔池后沿的冷却速率则呈现完全相反的趋势。     

扫描方式对激光直接成形过程中热力耦合场与残余应力分布的影响

利用有限元中的"单元生死"技术,通过ANSYS参数化设计语言(APDL)编程研究了长边扫描、短边扫描以及交错扫描方式对成形过程的热力耦合场以及残余应力分布的影响,并详细分析了各种扫描方式下,所选节点温度和热应力随时间的变化规律及残余应力沿各方向的分布规律。在与模拟过程相同条件下,实际成形实验所得结果与模拟结果吻合较好。     

选择性激光熔化成形高熵合金CoCrFeMnNi的温度场数值模拟研究

采用Ansys有限元分析软件,对选择性激光熔化成形高熵合金CoCrFeMnNi的温度场分布进行数值模拟。在考虑随温度变化的热物理参数情况下,建立选择性激光熔化有限元模型,利用在Ansys-Workbench中插入参数化设计语言,实现高斯锥形体热源的加载,研究功率和速度对成形过程温度场的影响。模拟结果表明：在单层多道模拟时,随着SLM激光功率增大和扫描速度的下降,SLM成形HEA CoCrFeMnNi的熔池长度和宽度呈增大趋势;先扫描的区域会对未扫描的区域起预热作用且存在热积累现象,在平行于SLM激光扫描方向存在较大的温度梯度。     

扭曲薄壁件光内送粉激光熔覆成形温度场研究

根据光内同轴送粉激光快速成形工艺, 建立了扭曲薄壁件激光熔覆成形温度场瞬态有限元数值模型, 模拟了扭曲薄壁件激光快速成形过程的温度场演变过程, 分析了扭曲薄壁件熔覆成形过程中定点温度的热循环, 通过仿真实时控制模型中输入激光功率的大小, 模拟得到了保持熔池温度稳定时激光功率的变化值; 通过层高控制调节激光器功率, 控制熔池的温度稳定, 成功熔覆成形了扭曲薄壁件。性能分析表明: 成形件表面光滑, 没有粘粉, 尺寸与设计数值基本相同, 组织细小致密, 与基体形成冶金结合, 且成形件硬度较高。     

激光熔覆成形中熔池表面温度场的检测与研究

针对激光熔覆成形中熔池表面温度场难以测量的问题,搭建了彩色CCD同轴测温系统。通过优化实验参数,该测温平台可获得清晰、稳定的熔池表面图像,对所拍图像进行处理和计算,可以得到熔池表面的温度场。为了验证得到的温度场是否准确,搭建了红外测温系统,通过对熔池表面不同区域进行测温,得到了与CCD测量结果基本吻合的熔池表面温度分布。两种不同的测温方式得到一致的温度场,说明此测温平台是实用、可靠的,为通过实时检测熔池表面温度进而控制熔覆成形系统打下基础。     

基于彩色CCD的激光熔覆熔池温度闭环控制研究

为了保持激光熔覆过程中熔池温度的相对稳定,采用比色测温与比例-积分-微分（PID）控制策略相结合的方法实现了熔池温度的闭环控制,搭建了一套基于双通道彩色CCD的激光熔覆成形熔池温度在线测控系统。将发射率ε纳入到待定系数K中,建立了灰度比值与K的对应关系,推导出了熔池温度的计算公式。基于Socket通信实现了温度在工控机与机器人控制器之间的信号传递,设计了基于激光功率变化的温度控制器算法。结果表明,此系统能实时准确地测量并控制熔池温度,控制精度在3%以内;将该系统运用于薄壁圆筒堆积成形实验中,能够有效消除激光熔覆成形过程中的温度累积效应;成形件底部与顶部外径仅相差0.9mm,成形件各处显微组织差异较小,组织致密均匀。该控制方案具有实时性好、成本较低、便于集成应用等优点。     

空心叶片激光快速成形过程的温度/应力场数值模拟

针对航空发动机空心涡轮叶片激光快速成形(LRF),建立了温度场/应力场瞬态模型,采用有限单元生死技术模拟了熔覆层的沉积生长过程.采用随动强化及米塞斯屈服准则进行了热弹塑性分析,通过间接耦合模拟了TC4钛合金空心叶片激光快速成形的温度场/应力场演变过程.结果分析表明,在TC4钛合金空心叶片激光快速成形过程中,随着熔池的移动和成形高度的增加,温度场和应力场动态演化,其中由于基座的冷却及约束作用和熔池加热及应力释放作用,激光快速成形空心叶片温度和应力/应变场沿高度(z轴)方向呈梯度分布.温度场上高下低,散热方向从上至下,从熔池到基座;应力场下高上低,叶根等效应力最大.空心叶片激光快速成形结束冷却到室温,残余应力与熔覆过程应力分布规律基本相同,只是叶片顶部等效应力有所提高.     

选区激光熔化激光功率对316L不锈钢熔池形貌及残余应力的影响

针对选区激光熔化(SLM)工艺参数的匹配性对成形质量的影响,选取三种激光功率在不同的扫描速度和扫描方式下进行实验,研究了激光功率对熔池形貌及残余应力的影响。结果表明:随着激光功率增大,熔池的几何尺寸和成形件中的残余应力均变大。这主要是因为在上述参数序列下,随着激光功率增大,热流密度增大,相同层厚与截面下的温度梯度增大,熔池温度升高,熔池尺寸变大,从而导致成形件熔融时的晶面夹角及晶界间距较大,进而产生了较大的热应力,成形件冷却凝固后的残余应力过大。在实际应用中,通过合理设计匹配的工艺参数,可以得到较适合的熔池几何尺寸(即较合理的温度梯度分布),从而减小热应力,进而减小残余应力,得到成形质量较高的SLM工件。     

基于VC＋＋的激光金属沉积成形过程温度采集

为了深入了解并控制成形过程中的温度分布,给出了激光金属沉积成形温度测量和采集系统的硬件组成似及标准串口通信软件设计流程图,通过在基材中预埋热电偶的方法,基于VC＋＋,利用RS-232／RS-485和Win32API函数实现了对激光金属沉积成形过程的温度采集。结果表明,通过该系统可以得到成形过程中基板内特定点的温度变化曲线,反映了成形过程成形零件的温度分布规律,从而为数值模拟提供边界条件和实验验证,具有一定的实际运用价值。     

激光金属沉积成形基板预热的研究

为了降低激光金属沉积成形过程中试样和基板间的温度梯度,减小和抑制成形过程的热应力,提高试样的成形质量,提出并设计了一种用于激光金属沉积成形的基板预热系统。该系统由基板预热器、智能比例微分积分控制器以及计算机串口温度采集反馈控制等3部分组成。利用自行研制的激光金属沉积成形设备和基板预热系统进行了成形实验。实验结果表明,基板预热可以改善试样的成形质量,降低成形过程的热应力。     

基于Logistic回归模型的钛合金件激光直接成形工艺参数分析

如果使用激光金属直接成形方法制备金属零件时,能够通过最优的工艺参数来有效地控制金属成形件内部的不同区域及成形件与基板间的温度梯度和能量分布,使成形件内部产生缺陷的几率减小,会极大地提升成形件的力学性能。针对激光金属直接成形方法制备金属零件内部是否存在缺陷的二分类问题,通过使用正交旋转实验设计的方法进行工艺实验,得到不同参数下的钛合金激光金属直接成形试样是否存在内部缺陷情况。对实验结果进行Logistic回归建模,使用Logistic回归模型计算的工艺参数进行验证实验,样件内部未发现内部缺陷,说明Logistic回归模型结果与实际结果有较高的一致性。Logistic回归模型对激光金属直接成形工艺参数的选择具有积极的指导意义。     

LMDS宽带无线接入技术

本地多点分配业务（LMDS）是解决通信网接入问题的有效技术,国际电联规划的LMDS可用频带比DBS、MMDS的要宽得多。LMDS系统包括基站系统、用户端设备和网络管理系统,可以提供多种业务。目前LMDS的商用系统已经正式投入运营,我国也已在广州等城市开展了LMDS的测试工作。     

Study of LMDS Videoconferencing System

LMDS is one kind of fixed broadband wireless access network. It uses radio spectrum between 10GHz and 40GHz to transmit voice, video, and data signals within small cell 3-10 miles in diameter. This paper proposes some key technical scenarios to support videoconferencing services transported on LMDS. Firstly, two kinds of typical LMDS lower layer standards made by DAVIC and 802.16 separately are discussed from the angle of supporting video conferencing services. Then, H.323 is studied and recommended as the standard of LMDS video conferencing system. And some strategies are proposed to support H.323 services on LMDS. After that, IP multicast technology, the key supporting technology of H.323, is studied from the angle of running on LMDS. Scenarios for IGMP, RMTP protocol running on LMDS are suggested and analyzed with Markov network queuing theory. The technical scenarios proposed by this paper make use of the transporting property of LMDS to support LMDS videoconferencing system more effectively.     

固定式宽带无线接入技术--LMDS

本地多点分配业务(LMDS)是近年来在国际上兴起的固定式宽带无线接入技术,具有传输容量大、起始费用低的优点,受到了国内外电信业务经营者的普遍关注.文章介绍了LMDS提供的业务类型、工作频率、系统结构和标准化情况,并将LMDS与有线电视网络、ADSL、MMDS等现有的接入技术进行了比较.文章认为LMDS的商业推广尚需解决信号质量、服务区尺寸、费用等制约因素.     

LMDS宽带无线接入技术及其应用

LMDS宽带无线接入技术代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势.本文介绍了LMDS技术的主要技术特点;讨论了LMDS系统的组成、LMDS系统的主要技术要点;分析了LMDS系统提供的业务及LMDS技术的广泛应用.     

轴向预负荷对激光弯曲钢管的影响

为了研究细薄金属管材激光弯曲成型过程中轴向预载荷力的影响作用规律,应用ABAQUS有限元仿真软件,对连续波CO2激光照射细薄钢管产生的弯曲过程进行了数值仿真.实验中对弯曲过程中各变量进行了测量,并与数值仿真的结果进行了比较.得到了预负荷对于弯曲变形机制中,温度、应力、残余应力的分布和弯曲角度的作用规律.实验结果表明,在激光功率和扫描速度相同时,轴向预负荷能够明显地增大弯曲过程中的内应力和弯曲角度.