激光三维雕刻中扫描算法的研究

采用分层制造原理研究激光三维雕刻技术.在对现有激光扫描方式进行分析的基础上,从算法实现的难易程度、扫描效率及对硬件性能的要求等方面综合考虑,确定将直线扫描作为激光三维雕刻的扫描方式.给出了激光三维雕刻中直线扫描的原理,详述了扫描线生成算法并实现阴刻及阳刻扫描.针对直线扫描中存在的不足,提出并实现了一种新的直线扫描算法.应用结果表明,该算法稳定可靠、效率高,完全满足激光三维雕刻中的扫描需求.     

激光感应复合熔覆界面特性研究

在送粉激光感应复合熔覆试验的基础上,研究了工艺参数对熔覆层与基体结合界面形态及组织结构的影响规律.研究结果表明,激光感应复合熔覆工艺参数对熔覆层与基体界面特性有显著影响.随扫描速度增加,界面形态由平直向波浪形变化;随送粉速率增加,结合界面的平直度增加;扫描速度和送粉速率对界面形态的影响随感应能量增加而减弱.感应作用促使结合界面由波浪起伏状向平直转变,且在界面处形成粗大的柱状树枝晶.     

激光微细熔覆快速制造微加热器阵列

采用激光微细熔覆法制备了2×2和1×4微加热器阵列,研究了激光扫描功率和速率对微加热器图形线宽的影响.结果表明,线宽随激光功率增大而增大;随扫描速率增大而减小.并对2×2微加热器阵列进行了性能测试.研究了加热时间、电压和空间位置对温度的影响规律.结果表明,微加热器温度随加热时间的延长而升高并最终达到稳定值;随电压的增加而升高;加热区域离微加热器越远,温度越低.对恒定电压下的升温速率进行了计算和测定,第一分钟内加热速度可达0.45℃/s.最后,给出了所制作的微加热器及其阵列的示例.     

激光飞行标刻运动跟踪技术

研究了在线激光飞行标刻运动跟踪的原理,提出运动的工件坐标系和静止的振镜扫描坐标系定义,通过分析两坐标系的映射关系得到激光飞行标刻图形数据的运动补偿公式。针对生产线匀速和变速运动的不同特点,基于计算机平台设计并实现了开环恒速计算跟踪和闭环位移检测跟踪两种运动跟踪算法模型。实验结果表明,开环恒速计算跟踪模型采用纯软件计算实现运动跟踪,不需增加额外硬件,适合恒速工作环境。闭环位移检测跟踪模型通过旋转编码器采集生产线位移反馈信号来实现运动跟踪补偿,避免了开环模型下因速度波动容易导致的计算跟踪误差,具有速度自适应的优点,在变速情况下也能得到良好的标刻效果。     

激光微细熔覆快速制造厚膜热敏传感器的研究

采用激光微细熔覆技术，利用钌系厚膜热敏电阻浆料，在质量分数为96％的Al2O3陶瓷基板上成功地制作出热敏电阻器。热敏电阻图形的极限线宽线距能达到60 μm。元件的电阻温度特性(TCR)值为2.33×10-3 /℃，热响应时间2.3 s,线性度达到0.6 ℃，有着良好的重复性、热稳定性和迟滞性。通过实验得出了激光处理工艺中参数对元件性能的影响规律。对所制作热敏电阻元件的各项电性能进行测量，并与传统工艺制作的元件进行了比较，测试结果证实新工艺制作的元件具有相对优良的特性，有较强的实用前景。     

三维激光切割在机械加工机床中的集成研究

研究了如何在机械加工的五轴机床中集成三维激光切割功能,并开发了三维激光切割控制软件。围绕该840Dsl数控系统进行三维激光切割系统硬件集成设计以实现激光切割过程中各加工控制部件自动化控制;并针对三维激光切割系统硬件结构,控制软件进行模块化设计,包括离线编程模块、加工控制模块设计以及激光切割工艺数据库等3大模块。通过在五轴龙门机床上调试验证,该控制软件能够很好实现三维激光切割控制功能。该研究将激光切割功能集成在传统机械加工机床中,这将提高机床的利用效率,同时简化工件装夹流程,提高加工效率。该研究对机械加工机床功能扩展有较大的参考价值。     

硬质合金激光铣削加工试验研究

采用不同的激光铣削工艺对硬质合金进行激光铣削试验研究。分析了工艺参数对铣削量和铣削质量的影响,并利用优化或复合的工艺对硬质合金试样进行多样激光铣削。     

ZL108镍基粉末激光表面合金化气孔与裂纹的研究

ZL10 8表面镍基粉末激光合金化的实验研究表明 :激光合金化层的显微组织由两部分组成 ,与基体金属交界处是垂直于熔合线生长的具有定向凝固特征的树枝状晶 ,合金化区是细小的等轴状晶。在树枝状晶相邻间的凹陷处和基体金属未熔化晶粒的界面上最有可能产生气泡核 ,熔池保护不良 ,合金粉末或粘接剂中残存水分 ,均是影响气泡生成的主要因素。对于合金层中的裂纹 ,主要是在熔池凝固末期 ,已凝固合金化层金属塑性不足并在残余拉应力作用下造成的低塑性脆化裂纹。     

一种激光微细熔覆直写布线的新技术

激光直写技术因其不需要掩模就可以在绝缘基板表面直接制备各种高精度、复杂形状的导电层而受到广泛重视。但是，布线速度过低和工艺复杂一直是阻碍该技术工业化应用的瓶颈。提出了一种以导电金属粒子、有机成膜物质构成的复合导电浆料为熔覆物质，以有机环氧板为绝缘基板，采用CO2激光加热直接制备线路板的新工艺、新方法。所布导线宽度为350μm，布线速率为2～20mm／s，所用的激光功率为0～20W，光斑直径约为100μm。系统研究了激光直写导电层的组织结构特征、导线与基板的结合强度以及导线导电率的变化特征。结果表明，激光微细熔覆直写布线层与基材结合牢固，所布导线的电阻率与导电银颗粒的体积分数及激光功率的大小有关，工艺参数与材料配比合适时，导线电阻率可以达到10^-6Ωcm的数量级，能够满足工业应用的要求。最后，对普通环氧树脂板下激光微细熔覆金属导电浆料直写导线时导线的形成机理和导电机理进行了分析。     

激光熔覆组织对其开裂敏感性的影响

通过改变激光熔覆铁基合金粉末的成分，发现通过调整熔覆层成分，以获得非共晶组织，是减少激光熔覆层开裂敏感性的一种有效方法。