大面积激光自动涂敷系统及其工业应用

本文系国家“八．五”攻关课题。为解决冶金轧辊大面积激光涂敷的需要。我们研制了一套宽带激光自动涂敷系统，它由宽带扫描镜和自动喷粉机组成。适用激光功率１－１０ｋＷ，它既右作于宽带涂敷，又可直接用于聚焦窄作敷。单道一次涂敷宽度１０－３５ｍｍ连续可调，单道一次涂敷厚度０．２－８ｍｍ可控。送粉量０．５克－２００克／分连续精密地，送粉精度〈２％。     

用于激光熔敷的同轴送粉喷嘴的设计

为了克服目前用于激光熔敷的侧向送粉的不足，设计并试制了激光熔敷加工中使用的同轴送粉喷嘴．设计根据熔敷中使用的聚焦光束的特点，以一定假设为基础，从理论上对粉粒与管壁碰撞后的速度及运动轨迹进行了计算．结合计算所得的数据试制了同轴送粉喷嘴，并进行了试样加工，效果良好．     

高速冲磨设备激光熔敷强化工艺的研究

为提高高速冲磨设备的耐磨性，分析其叶轮磨损失效机理，通过正交实验，得出了工艺参数对熔敷层形貌性能的影响，并对Ni-WC熔敷层进行了组织分析和性能测试．对叶轮片表面进行激光熔敷结果表明，叶轮片的抗磨性得到了强化．     

高功率横流CO2激光熔池形成过程检测研究

检测激光熔池信息,研究其分布情况,对于控制激光熔池形貌,改进工艺设计,提高激光加工质量,具有重要意义.研制了一套激光熔池动态检测系统,实时检测了高功率横流CO2激光熔池的形成过程,并给出了其温度场分布情况.实验结果表明,刚开始形成的激光熔池由几个分熔池组成,经过一段时间后,形成一个完整的熔池.可通过调整能量密度较高的分光斑覆盖整个加工轨迹截面,优化加工速度和激光功率等参数,提高激光加工质量均匀性.     

FeCrSiB合金的激光熔敷

应用千瓦级 CO_2激光器对 A_3钢上的 Fe 基热喷涂层进行熔敷处理,用金相、x 射线衍射、扫描电镜、透射电镜、硬度、磨损、声发射及电化学等方法研究了熔敷层的组织与性能。结果表明:激光熔敷消除了热喷涂层的不致密性缺陷,使涂层与基材实现冶金结合。激光熔层组织显著细化,成分均匀,消除了大块碳化物偏析,呈现尺寸1～2 μm 的胞状晶快冷组织。其相组成为α′-Fe+γ-Fe+M_7C_3+M_(23)C_6+F_2B。激光熔敷产生的多种强化机制使涂层的硬度、耐磨性、脆性、强度及耐腐蚀性有了显著提高,从而在低廉的钢材上获得性能优异的表面。是一种有实用价值的激光熔敷技术。     

曲轴激光淬火工艺

为实现在将曲轴水平放置绕主轴转动条件下,对单拐或多拐曲轴的主轴和曲柄轴进行激光淬火和激光熔覆,建立了激光作用于曲拐表面形成螺线时的光斑轨迹方程。根据802D数控四轴联动激光淬火通用机床的运动特性,采用圆弧插补方法,以四轴联动方式编程,设计了激光网纹淬火数控程序。在四轴联动激光加工通用机床上实现了曲轴水平放置绕主轴转动对曲柄轴面的网纹进行激光淬火和激光表面熔覆。由于主轴匀速转动,定位不需要配重铁,工作过程稳定,可以一次装夹,不再改变曲轴回转中心,即可完成单拐或多拐曲轴的主轴和曲柄轴的激光淬火和激光熔覆,使802D数控四轴联动激光加工通用机床的功能得到发挥。     

激光再制造三维运动光束头

基于激光制造技术相关理论，设计并制造了激光同轴转动三维运动光束头。分析了三维运动光束头工艺参数对熔覆效果的影响，并讨论了其在工业应用实验中取得的效果。结果表明，该三维运动光束头能绕竖直轴转动和水平轴摆动;在参数一定的条件下，随着光束头摆动角度的增加，熔覆效果越来越不理想，理想的摆动角度为0°～45°;配合送粉头的粉末流聚焦及焦点可调功能，该光束头可以实现曲轴、螺杆、叶片等复杂型面零件的制造和再制造。     

高功率激光焊接船板的组织性能

采用高功率激光进行船板材料的焊接实验。实验条件为:10 kW快轴流CO2激光器和5轴数控机床;船用St370-2低碳钢板;SG填充焊丝;Y型坡口。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了激光焊缝组织和结晶特性,讨论了抑制裂纹生长因素,并进行了焊缝强度实验、硬度实验和X光探伤实验。结果表明,在8～10 kW激光功率和焊速1 m/min参数下,在12 mm厚船板上获得了无裂纹的良好焊缝,实现单面焊双面一次成形。与常规埋弧焊(SAW)焊接相比,激光焊接变形很小,激光焊缝宽度窄(最宽处5 mm),热影响区小(0.3 mm)。焊缝组织为细小板条马氏体加少量残余奥氏体,硬度HV350,抗拉强度536 N/mm2,经180°冷弯不断裂,具有良好的综合力学强韧性能。     

计算机在分子荧光光谱分析中的应用特色

归纳和阐述了分子荧光光谱分析中计算机及其相关软件的各项应用特色及操作规律。了解和掌握这些带共性的知识对提高分析测试效果将事半功倍。     

非载气式激光同轴送粉试验研究

研制了一种非载气式激光同轴送粉系统，粉末流能汇聚输出，其焦点尺寸为φ1．5mm，焦距fp15～35mm连续可调。在二维平面上熔敷消除了方向性影响，多层激光熔敷组织、成分及硬度分布均匀。与载气式同轴送粉相比，具有较高的粉末利用率(60％-80％)及较高的工业应用价值。