一种新的线扫描快速成型工艺方法(英文)

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型 (SLSRP)方法可以提高对大工件的加工质量 .它与一般振镜点扫描完全不同 .它使用柱面透镜组将CO2 激光器输出的圆光束改变为扇形光束 ,从点 ( 0 .1 4mm)到最大线长 ( 40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状 .保证不同长度激光线上的功率密度恒定并满足在 3 0mm/s的扫描速度下对各种有机粉末材料进行有效烧结 .应用实践证明这种线扫描工艺的加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法 ,可以很大地扩展SLSRP工艺的应用范围     

一种新的线扫描快速成型工艺方法

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型(SLS RP)方法可以提高对大工件的加工质量.它与一般振镜点扫描完全不同.它使用柱面透镜组将CO2激光器输出的圆光束改变为扇形光束,从点(0.14mm)到最大线长(40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状.保证不同长度激光线上的功率密度恒定并满足在30mm/s的扫描速度下对各种有机粉末材料进行有效烧结.应用实践证明这种线扫描工艺的加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法.可以很大地扩展SLS RP工艺的应用范围.     

选择性激光烧结成型件密度模型研究

选择性激光烧结(SIS—selective laser sintering)加工工艺参数的变化会引起成型件密度的变化,进而影响烧结强度．本文应用神经网络方法,建立了加工工艺参数与成型件密度之间的预测模型．应用该模型分析了加工工艺参数(层厚lt,扫描间距dh,激光功率W,扫描速度v,加工环境温度Te,层与层之间的加工时间间隔Ts和扫描方式F)对成型件密度的影响．试验研究结果表明：该模型能定量地反映加工工艺参数与成型件密度之间的关系．据此可通过合理地选取工艺参数得到所需的加工件．     

SLS工艺参数对Al2O3/SiO2/ZrO2复合陶瓷烧结质量的影响

针对复合陶瓷材料Al2O3/SiO2/ZrO2脆性大难加工等问题,结合选择性激光烧结(SLS)工艺成形复合陶瓷粉末,采用Nd:YAG激光器及其送粉装置进行激光烧结试验.利用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和X射线衍射分析仪(XRD)观察了成形件的微观组织并分析了微观组织成分.探讨了激光烧结的主要工艺参数对单层烧结质量的影响及扫描速度对显微结构的影响.结果表明:采用正交试验方法系统地分析了工艺过程,获得最佳工艺参数为扫描速度15mm/s、激光功率40W、搭接量04mm,得到了气孔较少、密度372g/cm3的烧结表面,能够烧结出致密并具有枝状组织的陶瓷.     

基于Elman神经网络的振镜扫描系统误差校正技术研究

为了消除激光快速成型机中振镜扫描系统的非线性扫描误差，以提高系统的扫描精度，提出了运用神经网络校正激光振镜扫描系统误差的方法．通过对BP神经网络、径向基神经网络和Elman神经网络3种不同网络的对比分析，运用Elman神经网络训练有限个标定坐标点的误差补偿值，构造全视场误差补偿曲面，然后对视场坐标进行校正补偿．通过实例分析，测试件在z、y方向的尺寸均方根误差由原来的0．2296mm、0．2107mm分别减小到0．0232mm和0．0265mm．实验结果表明，采用Elman神经网络构造振镜扫描系统误差补偿曲面，对振镜扫描系统进行动态误差校正，可以显著提高快速成型机的扫描精度．     

烧结钕铁硼激光打孔工艺影响分析及参数优化

探讨分析工艺参数对激光打孔烧结钕铁硼(NdFeB)磁性材料的影响。对烧结钕铁硼进行激光打孔试验,运用正交试验探讨电流、脉宽、频率、离焦量及氧气气压对打孔质量的影响,分析得出激光打孔烧结钕铁硼的最佳工艺参数。结果表明:离焦量、电流、脉宽为影响打孔质量的主要因素,频率及氧气气压为次要因素,最优工艺参数组合为电流95A、脉宽0.6ms、频率140Hz、离焦量0mm、氧气气压0.4MPa。采用此最优参数可加工出质量较好的孔。     

Cu合金粉末激光微烧结扫描线宽研究

实验研究了激光工艺参数（如激光平均功率、扫描速度、光斑直径等）对选区激光微烧结Cu基双组元混合金属粉末扫描线宽的影响及规律．结果表明：若激光平均功率越高、扫描速度越慢、光斑直径越大,则扫描线宽越宽;窄的扫描线宽需要低激光功率、快扫描速度、小光斑的工艺方案,其中小光斑对获得窄扫描线宽尤为重要．最后通过工艺参数的优化,获得了扫描线宽约为120μm的复杂三维金属零件．     

树脂基复合成型材料激光烧结过程温度场数值模拟

介绍了变长线扫描激光烧结成型技术的基本原理．建立了树脂基复合成型材料变长线扫描激光烧结过程温度场的数学模型，利用有限元方法进行了数值计算．并对烧结过程温度场进行了实验测量，以验证模拟计算结果．     

热像仪建立覆膜砂SLS过程激光能量输入模型研究

利用热像仪,通过计算机自动控制,对覆膜砂选择性激光烧结(SLS)过程的温度场进行了测定和研究,避开了使用传统测温方法的各种干扰及缺点. 通过对热像仪测温结果的研究,确定了覆膜砂SLS成型的合适的工艺参数范围:扫描速度10 mm/s,激光功率16～20 W. 根据热像仪测温结果,结合ANSYS数值模拟计算,建立了覆膜砂SLS过程的激光能量输入模型. 该模型考虑了扫描过程中激光与覆膜砂相互作用的因素,用于预测不同的工艺参数对覆膜砂SLS成型过程的影响,为进一步分析各种成型工艺变化对覆膜砂固结效果的影响,以及激光快速成型工艺的计算机优化奠定了基础.     

Ti64合金激光选区熔化的数值模拟研究

为研究工艺参数对制件成形及性能的影响,以指导实验与生产采用数值模拟的方法,比较激光功率、扫描速度、扫描方式3种工艺参数对制件温度场的影响及同一工艺参数下应力应变场情况。结果表明:当激光功率增大,瞬态温度场面积增大,熔池温度峰值增大;当扫描速度增大,其温度场收缩,温度梯度增大;相对于同向烧结方式,蛇形烧结方式前一段的温度场对上一道烧结具有保温作用,使温度梯度减小。推荐使用激光功率90 W扫描速度50 mm/s,蛇形烧结方式对Ti64合金进行烧结。     

基于CCD的激光束自适应测量及其焊接补偿器的设计

 为了获取CCD激光焊接的精确定位并减小CCD噪声对激光加工件测量的影响,通过改变积分项及其范围,提出一种激光束宽的自适应方法来确定被焊接工件的轨迹。同时,充分利用图像传感器技术和计算机对CCD图像处理的功能,对待激光焊接的加工件缝隙进行数据采集和分析,进行激光焊接补偿器的设计,达到了对已知设定的激光焊接轨迹进行补偿。通过实验设计和物理模拟仿真实验,该方法能够精确地确定激光焊接的加工件积分范围,并可以有效地修正实际焊接轨迹,进而提高激光焊接的精度和质量,结果表明了该方法的可行性。     

激光热应力成形工艺参数综合作用试验及评估

为了对激光热应力成形的工艺参数进行全面评估，通过改变激光束能量、光斑直径、扫描次数及扫描速度等参数，对0．6mm厚的AISI304不锈钢冷轧板进行激光热应力成形的正交试验，旨在评价参数的耦合作用，根据正交试验的原理，可判别相互影响的参数产生作用的主次关系．试验结果表明：在AISI304不锈钢冷轧板激光热应力成形时，正交试验的4个与能量有关工艺参数产生的作用是不同的，按对弯曲变形量影响的大小排序：扫描次数、扫描速度、光斑直径、激光束能量，其中扫描次数和扫描速度是两个重要的影响因素，它们对增加弯曲变形都有较大潜力。     

激光束扫描系统的分辨本领的研究

以高斯光束曲率半径的复数三角形式和高斯光束菲涅耳数为基础,详细分析激光束扫描系统的线分辨率和可分辨光点数,并提出分辨容量来精确表征激光束扫描系统的分辨本领。     

不同光斑模式的CO2激光在镀锌板钎焊连接中的应用

为了获得CO2激光填丝钎焊镀锌钢板的工艺特性,对CO2激光进行了光束成形,分别研究了圆形光斑、双焦点光斑和矩形光斑3种光斑模式下的镀锌板激光填丝钎焊工艺特点与接头质量．结果表明,采用双焦点的CO2激光光斑加热,钎焊过程适应性增加,并可获得良好的焊缝成形,同时提高激光能量利用率;矩形光斑钎焊可降低镀锌层烧损,但焊接适应性和激光能量利用率降低．通过改变CO2激光的光束能量分布,可以替代Nd：YAG激光进行镀锌板的连接．     

多能场微射流水导激光加工研究发展概况

微射流水导激光加工属于一种多能场复合激光加工技术.该技术利用加工激光耦合稳定压力微射流,改变激光能量分布为平顶高斯光束,并对加工断面进行冷却、冲刷.稳定的小流量压力去离子水射流导引激光柔性延伸加工焦点,改善加工激光能量分布的同时实现去屑、冷却,使得其轴向加工质量、精度得到提高,并提高激光轴向加工能力.本文介绍并阐述了该加工装置及设备研发的若干关键因素:激光全反射入射角度的选择、光束质量、模式、聚焦位置及激光与水射流的耦合精度.对比了该技术与超短脉冲激光(飞秒激光)的加工特点.阐述了微射流水导激光适当控制激光加工热量,控制激光加工方向,适用于高质量大深径比(约10-100)的深孔、槽、缝的场合以及一些低k绝缘材质,硬质合金、SiC、GaAs、聚晶金刚石等材质的高附加值对象场合.     

选区激光熔化直接成型零件工艺研究

为了提高选区激光熔化成型金属零件致密性与精度,首先对激光扫描单道熔池形成特性进行研究,讨论扫描速度、激光功率对熔池宽度影响,观察到熔池附近无粉区宽度 与熔池宽度 的关系为： = ×（1.5~2）。根据单道熔池成型特性,采用层间错开扫描策略提高零件致密性到近乎100%,显微观察层间与层内熔池搭接紧密。接着成型包括圆柱圆孔等几何单元讨论热影响、原始尺寸对尺寸精度的影响,当光斑补偿 与聚焦光斑直径 满足 时,尺寸精度达到（0.04~0.06）mm。对SLM成型件拉伸强度、延伸率、显微硬度测试分别为636Mpa、15%~20%与HV0. 3 250~285。结果表明,层间错开扫描策略与优化的光斑补偿值对SLM直接成型金属零件的致密性与精度具有较好效果。     

激光质量测量的自适应衰减控制技术研究

针对激光光束质量测量的激光光强高精度控制问题, 提出一种自适应衰减调节激光光强度的方法。该方法基于单片机控制算法, 利用PC机反馈的光斑图像灰度差值计算得出激光光强需要衰减的倍数, 并通过衰减轮电机控制两组衰减片组合完成对激光光强度的自适应控制, 实现了成像系统闭环控制激光光斑强度, 从而快速、 准确地得到特定光强度的激光光斑图像。实验结果表明, 该方法与以往衰减控制相比,能准确地得到高精度灰度值激光光斑图像, 激光光束质量单次测量时间为5 s, 系统测量时间为3 min。     

激光入射角对振镜扫描激光刻蚀质量的影响

以加工焦深限制范围内的倾斜平面模型来模拟工件表面的微观不平坦状况,对激光束以一定倾角入射工件表面的光斑畸变及其对刻蚀质量的影响开展了理论和实验方面的初步探索．结果表明,随着激光束入射方向与工件表面法向的夹角（简称入射角）的增大,光斑畸变量也越来越大,振镜沿水平路径扫描的刻蚀线宽始终比竖直路径的大,刻蚀线长始终比竖直路径的小;相对于水平刻蚀路径,竖直刻蚀路径刻槽的任意位置经历的激光辐照时间更长,物质蒸发、重熔更充分,刻槽更深,金属重铸层更厚,刻槽的侧壁和底部形貌更为平整光滑．