金属板料激光喷丸成形新技术

激光喷丸塑性成形金属板料是从激光强化发展起来的新技术.当激光诱导冲击波的峰值超过材料的动态屈服极限时,板料冲击区的表层发生微观塑性变形,导致了板料厚度方向上不均匀应力分布,使板料发生宏观变形.不同的激光脉冲参数在板料内部产生不同的残余应力,不同的残余应力使板料发生不同的变形,通过控制喷丸的工艺参数来控制板料内部应力场的精确分布,就可实现板料的精确变形.其显著特点是成形精确,且表层留有有益的残余压应力.     

激光冲击成形对板料表面质量的影响

利用0.5mm厚铝板和304不锈钢板作为试样进行激光冲击成形，试验发现激光诱导的冲击波在使板料发生塑性变形的同时，还可以显著降低板料前后表面的粗糙度。根据板料激光冲击成形的特性，从理论上分析了板料背面粗糙度降低的机理。分析表明一方面是由于应力波在板料背面的微尖峰中传播时，应力波发生反射和透射，随着尖峰的截面积逐渐减小，透射压缩波和反射拉伸波的强度逐渐增加，当反射拉伸波的强度大于材料的动态强度极限时引起了微尖峰的断裂；另一方面由于激光冲击成形中板料的高速运动，在背面的空气中形成高压背压，板料背面的微尖峰受到空气背压的压缩而发生塑性变形。由于表面微尖峰的断裂和塑性变形使尖峰高度降低，因而表面质量得到提高。     

发动机气门座圈简易取出器

维修发动机时须更换气门座圈,即使是有些发动机的气门座圈是可铰削的,但当其磨损到一定程度后也必须更换。进口工程机械的气门座圈与气缸盖镶完后,气门座圈的突出量极小,在1mm以内,更换时极为困难。为此笔者加工制作了如附图所示的气门座圈取出器。     

连通管均压技术治理瓦斯超限及采空区煤自燃

通过对芙蓉煤矿53305和53405采煤工作面瓦斯超限和采空区煤炭自然发火的原因分析,采取隔绝和调压气室均压等综合灭火技术,有效地治理了瓦斯超限和煤炭自然发火灾害.     

激光喷丸诱导的残余应力的有限元分析

激光喷丸成形是一项新技术,是利用强激光辐照材料表面产生的高压冲击波对材料内部诱导的残余应力来成形金属板料的,控制残余应力场的分布是精确成形板料的关键。有限元模拟技术是预测激光诱导的残余应力场的有效方法之一。该文建立激光诱导残余应力模拟的模型,讨论了模拟过程中关键问题的技术处理,如加载历史、本构关系、网格划分、求解时间等。数值模拟的过程主要包括动态分析和静态分析两个步骤,模拟结果表明,残余压应力的大小和残余压应力层的深度随激光的功率密度的增加而增加,最后趋于饱和。模拟结果和试验结果较为一致。     

轴快流CO2激光脱漆的实验研究

为了获得工艺参数对激光清洗金属表面油漆层效果的影响,采用波长为10.6μm的轴快流CO2激光去除铝板表面的油漆层,研究了激光功率密度、扫描速度及扫描道间搭接量与油漆去除效果之间的关系.结果表明,脱漆时,激光功率密度存在着起始清洗阈值、完全清洗阈值和基体损伤阈值;增加激光功率,可获得更高的扫描速度和更好的清洗效果;扫描道间搭接量大于40％时,可实现漆板的大面积清洗.     

边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响

为研究不同边界约束条件对薄板多点激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响,采用数值模拟和试验结合的方法对7075铝合金薄板激光喷丸处理进行研究,对比分析了板料在底部全约束和两端夹持两种边界约束条件下的变形形貌和残余应力分布。结果表明:激光喷丸后,板料冲击区域均产生微凹坑;底部全约束的板料经激光喷丸后,未发生整体变形,仍然保持平整状态,而两端夹持的薄板喷丸区域发生了整体向上的凸起变形。两种边界约束条件下,最大残余压应力均出现在板料的冲击表面;底部全约束时的最大残余压应力为299.0 MPa,大于板料两端夹持时的251.6 MPa。在厚度方向上,其残余应力分布也存在着明显差异,底部全约束时,厚度方向上的残余应力分布形式为压应力-拉应力,而两端夹持时的分布形式为压应力-拉应力-压应力。     

改善零件疲劳寿命的激光冲击强化技术

喷丸强化在工业界已得到广泛的应用,而激光冲击强化处理是最近几年来出现的表面改性新工艺。它利用激光冲击波技术使零件表层材料的亚结构得到改善和产生有益残余压应力,因此降低了生成疲劳裂纹源的比例和增加抗应力腐蚀的能力,从而延长零件的疲劳使用寿命。同传统的机械喷丸强化相比,激光冲击强化具有更大的优势。     

管材无凹模激光冲击波冲孔数值模拟

通过对管材无凹模冲孔工艺的研究情况进行分析,根据无凹模冲孔的工艺特点,提出了利用激光冲击波实现管材无凹模激光冲孔工艺的概念,并论证了该工艺的可行性与先进性。采用非线性显式动力学有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟了管材无凹模激光冲孔的动态过程,对冲孔过程的应力应变情况进行了分析,并绘制了应力、应变时间历程曲线和冲孔过程中的能量变化曲线,为管材激光冲孔试验研究和工艺优化提供依据,开辟了管材无凹模冲孔技术的新工艺。     

激光半模冲击成形中板料反向变形现象研究

为了研究激光半模冲击成形在工业领域的实际应用,利用钛合金薄板作为试样进行波形零件的冲击试验,冲击过程中发现试样局部区域产生了反向变形,尤其在薄板中心区域反向变形现象更为严重.板料的反向变形使板料不能与凹模密切贴合,严重影响了冲击成形的质量.通过分析发现,由于激光能量较高,使板料与凹模凹陷处接触时的残余速度过高,从而导致板料与凹模发生剧烈碰撞.当板料因碰撞产生的反向运动速度大于板料反向屈服的速度阈值时将会产生影响成形质量的反向变形.通过调整激光能量避免了反向变形的发生,得到了理想的波形零件.实验与分析的结果表明,在满足半模冲击成形塑性变形量的基础上,采用较低的激光能量,既可避免反向变形的产生,又可保证半模冲击成形的质量.