激光预热/流体冷却辅助激光金属沉积AISi10Mg成形

铝合金导热率高、激光吸收率低、热累积效应显著,难以稳定形成激光金属沉积(LMD).为实现自动精确预热、消除热累积、分析预热影响并提升AlSi10Mg铝合金LMD成形能力,采用光内送粉Ar送气保护式激光金属沉积技术,设计激光预热与流体冷却温控系统并建立预热与冷却温控模型,进行AlSi10Mg铝合金LMD成形实验研究,...     

多冲接触载荷下不锈钢零件激光表面熔覆层组织及其失效行为

采用5kW大功率激光器在不锈钢基材上熔覆Co基合金，制取的涂层质量优于传统的电弧、火焰堆焊以及等离子喷焊工制取的涂层。对氮肥生产上甲胺泵中的进排液组合阀多冲接触表面进行激光熔覆，成功地实现了传统工艺难以完成的涂层强化工艺，上线应用证明其抗多冲接触载荷的明显增强。承受多冲接触载荷的表面强化涂层质量与强化工艺、基体和涂层材料、涂层厚度等有关。涂层厚度应根据多冲接触载荷的性质、应力大小、基体等情况来决定，太薄的涂层会造成或加剧涂层开裂、塌陷等失效行为。激光熔覆为工程中承受多冲载荷的重要零部件表面强化提供了一种更好的工艺方法。     

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。     

改进刮板式送粉器用于激光直接金属沉积成形

为提高直接金属沉积工件的成形质量，对使用较普遍的转盘刮板式送粉器送粉不均匀的问题进行了分析，并提出了改进方案，即采用弹簧浮动式压紧装置保证落粉口和转盘之间的间距恒定，提高出粉的均匀度。选用18～75um的Fe基进行了数据测定，并用此改进送粉器进行了激光直接金属沉积成形的实验，获得了理想效果。     

回转误差测试精度与钢球偏心

对主轴回转精度测定信号的处理模型与回转精度的评定方法做了分析，特别对于测试标准钢的偏心及方位作了实践。     

封闭空腔回转薄壁件的激光熔覆成形

封闭空腔结构具有大倾角的特征,如采用传统的水平分层法堆积,大倾角部分的熔池易产生塌陷,使成形无法进行;采用变角度法向分层堆积大倾角封闭区域时,存在激光与已成形部分的干涉问题。文中基于中空激光光内送粉技术进行了空间堆积封闭半球壳体的研究。将封闭半球壳体划分为变角度法向成形区域和斜定向成形区域,前者采用变角度法向分层方法进行堆积,以消除阶梯效应;后者采用斜定向错位分层方法进行堆积,避免了封闭区堆积时激光与已成形部分的干涉。建立了斜定向分层堆积偏移模型,并通过斜墙试验验证了可行性,最终完成了封闭半球的熔覆成形。检测结果表明,成形件表面平整,尺寸误差在5%以内,壁厚稳定在2.7 mm左右,两种成形区域的显微组织整体均匀致密,硬度和强度总体保持稳定。     

中空环形激光熔覆层温度场与应力场的数值模拟研究

目的研究基于"光束中空、光内送粉"工艺下中空环形激光熔覆层温度场分布规律、应力演化过程及沿熔覆层深度方向上的残余应力分布,为调控或降低光内送粉激光熔覆层残余应力提供参考。方法采用ANSYS软件APDL语言建立单道熔覆层物理模型,利用生死单元法模拟激光加载,从而得到温度场结果,在此基础上进行热力耦合,分析熔覆层内应力演化过程,在熔覆层深度方向上建立路径,得到沿路径方向上的残余应力分布结果,最后进行实验测定。结果当采用中空环形激光束加载时,光斑温度分布呈"马鞍形",熔覆层横切面上温度分布形状呈对称的"W"形,两侧温度高,中间温度低,熔覆层上表面扫描路径上的节点在扫描过程中都会经历两次温度峰值,且第二次温度峰值要高于第一次。热应力随着扫描过程进行而不断变化,由起初产生的熔覆层压应力逐渐转化为拉应力。沿扫描方向上的残余应力值最大,可达到273 MPa。熔覆层深度方向沿扫描方向上的残余应力值在上表面位置有最大值235 MPa,熔覆层与基材接合面处有最小值185MPa。最后结合实验测定,数值计算与实验结果一致。结论中空环形激光光斑"马鞍形"式的能量分布使得熔覆层温度分布更为均匀,可有效降低温度梯度。环形光斑后半环高温区域的重熔作用有利于能量的再分配,有利于减缓应力集中。熔覆层深度方向沿激光扫描方向上的残余应力分布,随着深度的增加而逐渐减小。     

快速成型与逆向工程技术及其在医学中的应用

以光固化快速成型技术为例,介绍了激光快速成型技术的原理及成型过程,并结合逆向工程技术及相关的逆向工程软件（Mimics）,讲述了该技术在医学领域的应用现状及前景.     

激光涂层零件的疲劳撞击可靠性寿命试验分析

制备了自熔合金粉末激光熔覆涂层试件，在多次撞击疲劳试验机上进行了可靠性试验，获得了相应的P—S—N曲线，考察了不同涂层材料对试件疲劳强度和可靠性寿命的影响。对多次撞击载荷下涂层零件的典型失效过程和涂层与基体的疲劳累积塑性变形进行了初步分析。     

多冲载荷对镍基激光涂层及基体的影响

对在奥氏体不锈钢表面采用激光熔覆的镍基合金涂层进行了多次冲击试验。结果表明，在仅为材料静屈服强度13%～75％的冲击碰撞力作用下，涂层与基体都产生了微塑性变形，多冲累积可产生宏观塑性变形；25万次多冲后，涂层的相对应变为4．02％，基体的为8．96%；从涂层到基体出现了由表及里呈衰减趋势的形变现象。