CO2激光器切割加工中辅助气体参数对加工质量的影响

在激光切割加工中,辅助气体的主要作用是从切口排出氧化反应所产生的热量和熔融材料.本文论述了辅助气体的类型、压力和喷嘴孔径设计等对激光切割加工质量的影响.实验证明碳钢的切割质量与吹氧压力有关;不锈钢氧切割辅助气压不能低于0.2 MPa,不锈钢氮切割辅气压不能低于0.8 MPa,收敛型结构的喷嘴可以获得更好的加工效果.     

基于望小特性不锈钢304板材激光切割工艺优化

为提高304不锈钢切缝表面的光洁度、减少毛刺量,进行了3 mm厚304不锈钢的光纤激光切割工艺试验。以激光功率、切割速度、保护气压和离焦量为影响因素,以切缝刮渣高度和倾斜区占比作为评价指标,构建正交试验方案L_9(3~4),研究工艺参数对切割质量的影响规律并优选最佳工艺参数。根据正交试验极差与方差分析得到工艺参数对刮渣高度的影响为激光功率>保护气压>离焦量>切割速度,工艺参数对倾斜区占比的影响为激光功率>离焦量>切割速度>保护气压,并分别得到了最小刮渣高度及最低倾斜区占比的工艺参数组;利用望小信噪比法对评价指标进行多目标综合优化,得到综合最优工艺参数组。试验验证表明望小信噪比法适用于激光切割工艺参数的优化。     

一种改善激光切割表面质量的预估控制方法

激光切割质量的优劣是指切割尺寸精度高低和切割表面质量的好坏,而切割表面质量又以切口宽度及切口表面粗糙度、热影响区的宽度、切口断面的波纹和切口断面或下表面有无挂渣等为衡量指标.为进一步提高激光切割表面的质量,通过对激光切割的加工件表面轨迹进行数据采集和分析,提出了随加工物件平整度动态调整激光切割喷嘴位置的系列预估控制算法,以达到补偿提高切割精度的目的.并利用计算机仿真实验,验证了该方法能够有效地修正实际切割轨迹,从而提高激光切割的精度和质量,证明该方法可行.     

连续变参数法激光非平面加工试验研究

采用连续改变激光切削参数的方法，研究了切割条件对切口形状和尺寸的影响及切口控制方法．在试验中．通过连续改变激光移动速度、输入功率和激光束焦点相对试件表面的位置，来模拟生产实际中激光切割非平面板材的过程，得出随着激光束移动速度的增大或输入功率的减小，去除量不同程度地减小．以及焦点位置连续变化对应切口宽度的变化分布．试验参数分别设计为线性和二次方2种输入方式．在4种厚度的板材上进行．试验分析结果表明了该方法对激光切割非平面板材的有效性。     

780 MPa级微合金钢的激光相变硬化工艺及组织性能

利用4 k W光纤激光器对一种780 MPa级Nb-Ti-Mo微合金化的低碳钢进行了激光相变强化处理,研究了激光功率和扫描速度对激光相变区宏观形貌和显微硬度的影响,讨论了激光相变区显微组织的演变规律.结果表明:随着激光功率的增加或扫描速度的降低,激光相变区宽度和深度逐渐增加.激光相变区包含三个区域:微熔区、硬化区和过渡区.微熔区显微组织为铁素体、粒状贝氏体和马氏体;硬化区显微组织为全马氏体;过渡区为相对细小的全马氏体或与铁素体的混合组织.在所研究的参数中,硬化区的硬度可超过母材30%左右,平均硬度达到320 HV.实验钢表面耐磨性能提高30%左右.     

热输入对430铁素体不锈钢热影响区组织和韧性的影响

430铁素体不锈钢在焊接时,热影响区晶粒粗化会使接头韧性下降.利用热模拟技术和焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法对430铁素体不锈钢进行试验,得到不同热输入下粗晶区的组织,并测试其韧性性能.结果表明:当热输入低于3kJ/cm时,粗晶区组织主要为板条贝氏体和少量针状铁素体,铁素体晶粒尺寸小于48μm,室温冲击功与母材相当.铁素体晶粒不断长大是造成冲击韧性下降的主要原因.采用超窄间隙焊接方法,可以有效缩短高温停留时间,将铁素体晶粒尺寸限制在50μm以内,从而使韧脆转变温度降低至约-30℃,避免粗晶区韧性下降.     

不锈钢热轧板材焊接接头的HAZ组织及性能

通过对304及430不锈钢热轧板材焊接接头热影响区(HAZ)的金相观察、无损检测、显微硬度测定、力学性能和晶间腐蚀性能试验,研究经手工钨极氩弧焊(TIG)的304及430热轧板材的HAZ组织及性能,并进行对比分析.结果表明,采用TIG焊接方法和较小的焊接规范,304焊接接头的热影响区奥氏体晶粒较细(7.5～8.0级),显微硬度为376 HV,焊缝与母材熔合良好;430焊接接头的热影响区铁素体晶粒明显长大(约为4.5级),粗晶粒区宽度约为0.7 mm,碳化物析出不多;热影响区的晶界部位受焊接热循环影响发生了α→γ→M相变,生成的M质量分数约占14%;304和430焊接接头的力学性能良好,拉伸断裂部位是焊缝和热影响区;EPR法测定表明,304及430母材和热影响区均没有产生晶间腐蚀.     

打击气压对激光快速成形TC4合金剪切带形成及发展的影响

采用分离式霍普金森杆系统,对激光快速成形TC4合金帽型试样进行不同打击气压下的动态压缩试验.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析手段,研究了打击气压对其剪切带形成及发展的影响.结果表明,打击气压对激光快速成形TC4合金中所产生剪切带的形成及发展有较大的影响,随着打击气压的增大,剪切带宽度增大,且剪切带内的沿剪切方向的流线逐渐减弱;各种打击气压下,剪切带内均由细小晶粒组成,当打击气压为0.065 MPa时,剪切带内无动态再结晶晶粒,而其它气压下,剪切带内均出现了动态再结晶晶粒,且随打击气压的增大,再结晶晶粒比例增多,至气压为0.100 MPa时,剪切带内几乎由细小再结晶晶粒构成,计算显示,随打击气压的增大,剪切带内的绝热温升也随之增加.     

形变量和冷却速度对低碳微合金管线钢晶粒细化的影响

以管线钢X52为研究对象,在Gleeble1500热模拟机上,主要进行了在奥氏体未再结晶区不同形变量和冷却速度对X52的相变行为及显微组织影响的研究·通过光学显微镜、扫描电镜分析技术可以发现,随形变量和冷却速度的增加,晶粒明显变细·实验结果表明,在奥氏体未再结晶区轧制可以大大地增加铁素体的形核位置,使晶粒细化;同时冷却速度的增大,使铁素体的形核驱动力加大,形核率增加,也使晶粒明显细化·另外,与低碳钢不同的是,在铁素体晶粒边界和铁素体晶粒内部可以观察到有第二相的析出,在奥氏体未再结晶区轧制时,第二相的析出可以抑制再结晶,并且,析出物的存在不仅阻碍位错的运...     

工艺参数对激光切割工艺质量的影Ⅱ晦

随着科技的发展,国内汽车制造业在材料加工方面逐步引进激光切割技术,激光切割加工是一项极为繁杂的过程。通过汽车冷轧钢板激光切割实验,分析激光切割工艺参数对粗糙度、挂渣以及切缝宽度等切割质量的影响。     

激光功率对6061-T6铝合金激光填丝焊接头组织及性能的影响

采用激光填丝焊将厚度为2 mm和3 mm的6061-T6铝合金板材进行搭接叠焊,研究激光功率对接头成形质量的影响,分析了接头的显微组织和力学性能。结果表明,增大激光功率可以有效增加热输入量,焊道逐渐宽化,焊缝熔深增加。进一步分析发现,焊缝中心区和热影响区的析出相均为Mg₂Si。硬度试验结果表明,焊缝中心区由于细小等轴晶和析出相的双重作用,硬度远高于母材区与热影响区的。拉伸试验结果表明,接头的抗拉强度随激光功率的增大而升高,激光功率由2.0 kW升高至2.8 kW,抗拉强度升高约39%。     

Microstructural characterization of cobalt treated by laser surface melting under different powers

The effect of laser power outputs on microstructural evolution of cobalt(Co) treated by laser surface melting(LSM) are systematically characterized by electron channeling contrast and electron backscatter diffraction techniques equipped in scanning electron microscope. Results shows three distinctly different microstructural characteristics from surface to substrate in Co samples treated by LSM: solidification substructure(cell and cellular-dendritic) and phase transformation structure(ε martensitic plates) in the elongated columnar grains for melting zone(MZ), ε martensitic plates in insufficient recrystallization grains for heat affected zone(HAZ),and fully recrystallization microstructure for base metal(BM). Although the similarity of general evolution profiles for LSM treatment on Co under different laser power outputs, the trend of the penetration and width depth for MZ is obviously increased with increase of laser power outputs, and cellular substructure is more pronounced in the specimens treated by the higher power. The metallurgical mechanisms for LSM treatment of Co, which are closely related to the interaction between heat sources and metal, are systematically discussed in this paper.     

激光功率与扫描速度对45钢薄板焊接温度场的影响

采用SYSWELD有限元模拟和激光焊接红外测温方法,研究了激光功率与扫描速度对45钢薄板焊接温度场的影响。结果表明,焊接温度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度的增大而降低,且在激光功率较大和扫描速度较低时,其变化对焊接温度影响较大。在激光快速加热/冷却条件下,不同参数下的焊接初始温度与终了温度存在差异,通过调整合适的激光参数可获得相对稳定的焊接温度分布。在热影响区作用下,各焊接节点温度下降相对缓慢,且这一过程随着激光功率和扫描速度的增加而逐渐延长。为了提高焊接效率而同时增大激光功率和扫描速度不利于热变形的控制。     

激光切割玻璃的参数模型

分析激光切割玻璃的机理,建立了切割过程的热传导方程和切割曲线方程,求得激光切割玻璃的参数模型和参数关系图.将理论分析与已有的实验结果进行对比,证明本文得到的激光切割参数模型是正确的,且具有普适性.所提出的参数模型对优化激光加工参数、减少实验费用、缩短时间、提高效率具有重要意义.     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

Inconel718镍基高温合金铣削过程的数值模拟

在镍基高温合金Inconel 718的铣削过程中,切削参数对铣削过程中切削力、切削温度和切屑形态等影响显著.为了提高工件加工表面质量和加工效率,通过有限元分析软件ABAQUS建立镍基高温合金Inconel 718三维铣削模型,进行Inconel 718镍基高温合金连续铣削仿真分析,重点研究了不同切削条件下切削温度、切削力和切屑形态变化规律.仿真结果表明:铣削温度总是随着主轴转速、每齿进给量和切削深度的增加而增加.切削力会随着主轴转速的增加呈现先增大然后逐渐变小的趋势.切削力随切削深度和每齿进给量的增加呈比例增加.主轴转速与进给速度及切削深度相比,主轴转速对锯齿形切屑形成的影响更为显著.     

钢塔对间冷散热器换热性能的影响

利用计算传热学软件Fluent,在自然通风状态下,对国内首个2×660 MW机组钢结构外覆铝板冷却塔间接空冷散热器的流动和换热性能进行数值模拟、分析和研究.考核工况下,水平加强环对散热器换热量和钢塔通风量的影响约占设计值的2.7%;铝板换热量约占机组排热量的0.6%;随着环境风速的增大,钢塔抽力逐渐降低;当环境风速高于10m/s时,出现塔内热空气流出冷却柱的现象;当环境风速高于20m/s时,塔内出现"穿堂风",间冷散热器的换热量和钢塔通风量明显增加;当环境风速低于12m/s时,随着环境风速的增大,间冷散热器的换热量和钢塔通风量逐渐降低;当环境风速高于12m/s时,随着环境风速增加,间冷换热量和钢塔通风量呈增大趋势.     

小切深条件下磨削表面完整性变化机理

磨削表面强化后的残余应力及表面层硬度的改变是评价零件加工表面完整性的重要指标,并对零件的疲劳强度、耐磨损性能等影响显著.针对工程中更为多见的小切深磨削工艺过程,基于45钢试件磨削加工试验,以磨削变质层的金相组织、厚度、表面硬度和残余应力为研究对象,重点讨论了小切深条件下磨削表面变质层组织特征与形成机理.结果表明:在小切深干磨削条件下,工件表层存在残余拉应力,应力值随磨削深度的增加或工件速度的增加而减小;工件表面变质层厚度随磨削深度的增加或工件速度的减小而增大.试验结果说明,在小切深干磨削条件下,合理确定磨削用量及砂轮特性参数等,可使工件表层产生强化作用.     

光纤激光氮化处理对TC4合金组织和性能的影响

采用高功率光纤激光器在氮气气氛中对TC4钛合金表面进行氮化,制备出渗氮层,并研究了光纤激光功率对TC4钛合金氮化层表面形貌、组织结构以及显微硬度的影响.结果表明:氮化层表面呈现粗糙和光滑两种形貌,氮化层组织为枝晶状组织,热影响区组织为针状组织,当扫描速度为10 mm/s、氮气流量10 L/min、喷嘴距离为3 mm、离焦量为0 mm时,渗氮层的熔深、熔宽均随着激光功率增大而呈现出增大趋势.此外,在距离氮化层表面相同深度的显微硬度随着激光功率增大也呈现出增大趋势.