激光冲压金属板料成形的研究

随着现代科学技术的飞速发展 ,金属板材成形件的需求量日益广泛 ,因而探索板材成形的新工艺和新技术具有十分积极的意义 笔者首次提出利用激光冲击波技术来进行金属板料成形的新技术———金属板料的激光冲压成形 ,分析了其成形机理和特点 利用脉冲能量为 1 0～ 30J、脉宽为 2 0ns的高功率Nd :Glass激光器 ,对金属板料进行了激光冲压成形的实验研究 ,探讨了激光参数、板料性能、约束边界等条件对板料成形的影响 获得了在激光单次冲击条件下 ,板料成形深度、成形区残余应力与工艺参数和约束边界条件之间的变化规律     

激光冲压金属板料成形的研究

随着现代科学技术的飞速发展，金属板材成形件的需求量日益广泛，因而探索板材成形的新工艺和新技术具有十分积极的意义。笔者首次提出利用激光冲击波技术来进行金属板料成形的新技术－金属材料的激光冲压成形，分析了其成形机理和特点，利用脉冲能量为10－30J，脉宽为20ns的高功率Na:Glass激光器，对金属板料进行了激光冲压成形的实验研究,探讨了激光参数，板料性能，约束边界等条件对板料成形的影响，获得了在激光单次冲击条件下，板料成形深度，成形区残余应力与工艺参数和约束边界条件之间的变化规律。     

激光冲压钛板小曲率成形技术研究

采用传统的工艺成形钛合金比较困难,因而探索钛合金板材成形的新工艺和新技术具有十分重要的意义。利用激光冲击波技术对钛合金板料进行了成形试验,所采用的激光波长为1.064μm,脉宽约23 ns,能量35 J左右,有效光斑直径为8 mm,脉冲的重复率为0.5 Hz。探讨了激光连续冲击条件下板料成形深度、成形轮廓与激光参数、约束边界条件和冲击路径之间的变化规律。研究结果表明,激光冲击路径不同,产生的最大变形量不同;受冲击区域表面光洁度有明显提高;随激光冲击次数的增加,板料塑性变形越大,成形深度越深。     

激光冲击成形中率相关的初步研究

采用试验和仿真相结合的方法,研究了率相关因素对激光冲击成形的影响.先将黄铜和不锈钢板材进行激光冲击成形试验,并对其变形场进行测试和分析;然后,用ABAQUS仿真软件模拟冲击成形过程,针对材料的率相关和率无关2种情形分别建立了仿真模型进行研究.数值仿真和试验结果的比较证实了率相关仿真模型的有效性.结果还表明:在激光冲击成形分析中,对不锈钢等率相关材料必须考虑率相关的影响,而对于黄铜等率无关材料,率相关因素可忽略不计.     

引领数字化材料成形技术新发展

成形制造是先进制造技术的重要组成部分,是衡量一个国家制造技术水平和能力的重要标志,在我国的许多关键制造业中发挥着不可替代的作用。华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室自成立20年以来,围绕成形制造的科学与技术问题,通过材料、成形加工、力学、计算机、激光等学科的交叉,研究先进的材料制备、成形和模具技术,     

SLM成形多层多道金属薄壁件温度场有限元模拟

针对高强铝合金A17075选区激光熔化（selective laser melting,SLM）过程中未知的熔池变化规律和层间作用影响产品成形效率和精度的问题，研究不同工艺参数（激光功率和扫描速度）对各成形层熔池形态和温度场的影响。利用有限元分析软件ANSYS建立金属薄壁件SLM成形的多层多道温度场有限元模型，同时，利用APDL（ansys parametric design language）语言编程模拟了激光热源的加载、激光功率与扫描速度，采用“单元生死”技术描述金属粉末材料的动态增长过程，得出瞬态温度场的分布状况。结果表明，激光功率与扫描速度各自影响不同的温度场因素，适合Al7075粉末的SLM工艺参数为功率250~300 W，速度800~1 000 mm/s。本文得到了激光功率和扫描速度的合理范围，为高强铝合金SLM实际实验提供理论参考。     

激光直接快速成形金属零件的机理及特征探讨

分析了双组元金属粉末的激光直接快速成形金属零件的机理，阐述了烧结成形过程中的一些基本特征，主要包括翘曲变形、球化效应和裂纹，从理论上探讨了激光参数、工艺参数、材料特性、烧结气氛等对成形件质量的影响．     

船舶钢板激光弯曲成形的数值模拟及实验研究

对船舶钢板激光弯曲成形过程进行了数值模拟及实验研究。建立了成形过程的三维非线性热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了弯曲成形过程的温度场及变形场,预测了钢板的最终弯曲角度。实测了激光弯曲成形过程中的温度变化和弯曲变形量。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

高分子材料SLS中次级烧结实验

针对选择性激光烧结(SLS)成形中次级烧结严重影响成形件精度的问题,分析了次级烧结的形成原因,通过聚苯乙烯、尼龙12及玻璃微珠填充尼龙12三种典型的烧结材料,对SLS成形过程中影响次级烧结的因素进行了实验研究.结果表明"次级烧结是由于已烧结部分向其周围的松散粉末传热,使其达到结块温度而引起的,主要表现在烧结件轮廓模糊和尺寸变大.提高预热温度和激光能量密度都会增大次级烧结,而通过添加高熔点的无机填料可以降低次级烧结,半结晶性高分子材料由于存在熔融潜热,次级烧结明显低于非结晶性高分子材料.     

激光选区熔化成形S136模具钢的成形性能研究

采用激光选区熔化(SLM)技术成形了S136模具钢,对其相组成、微观组织、磨损性能、硬度及腐蚀行为等进行了研究.研究结果表明:水平成形方向上(正面),裂纹易于在熔化道附近产生并垂直于熔化道,因较大冷却速度产生了大量细小的针状马氏体组织,从而有较高的显微硬度(688.20 HV3),在滑动摩擦过程中形成了黏附层,磨损率较低(5 590?m3/(N·m)),在Fe Cl3溶液中发生了均匀腐蚀;而在垂直成形方向上(侧面),裂纹则垂直于SLM层-层堆积方向,显微硬度较低(649.04 HV3),磨损率为25 840?m3/(N·m),在腐蚀液中发生了层间腐蚀.上述结果进一步证实了SLM成形试样存在各向异性.最后,SLM成形了具有复杂的随形冷却流道的模具镶块,注塑应用表明采用该镶块可提升注塑冷却效率25%,降低注塑生产周期20%.     

激光增材再制造修复技术的现状与发展趋势

激光增材再制造技术是基于激光熔覆、激光堆焊等激光沉积技术原理实现各种金属零部件损伤部位的几何尺寸或综合性能恢复的绿色制造新技术。针对激光增材再制造技术,本文具体阐述了增材再制造技术的国内外现状,并详细介绍了激光增材再制造的工艺类型以及在各行业的应用,最后展望了激光增材再制造技术的发展趋势。     

DSP技术在激光散斑特征提取中的应用

采用DSP（Digital Signal Processing）技术对特种材料激光散斑信号进行快速处理.结果表明,采用DSP实现特征快速提取算法,能极大地提高数据的处理速度,为实时探测与处理提供了实验依据.     

激光选区熔化技术在钴基高温合金制备中的应用进展

 钴基高温合金是一种具有较高强度以及良好的耐热腐蚀性能的材料，在生物医疗、航空航天等领域有着广泛的应用。近年来以激光选区熔化技术（selective laser melting，SLM）为代表的增材制造技术快速发展。介绍了SLM技术在钴基高温合金制备中的应用，综述了在SLM过程中不同工艺参数对样品致密度、粗糙度等力学性能的影响，探讨了成形样品是否需要后处理以及后处理所带来的影响等。     

增材-微锻造加工工艺应力场数值模拟研究

激光熔丝增材制造过程中,材料快热快冷的特点使熔覆层产生不利于表面强度的残余应力,而增材-微锻加工工艺可提高增材制件的加工质量,改善增材制件微观组织及力学性能缺陷.以TC4为研究对象,通过超声微锻造工具头与熔池保持一定的相对距离做进给运动,对材料表面进行高频次冲击与滚压,使熔覆层表面得到改善和强化.对增材-微锻加工工艺进行顺序热结构耦合数值模拟研究,分析加工过程中熔覆层应力场变化情况.研究表明:对尚未冷却的增材熔覆层表面进行超声微锻造,熔覆层由于热源加载产生的残余拉应力转化为较为有益的残余压应力,降低了熔覆层表层缺陷发生的概率.不同的超声振幅、进给速度以及锻造温度参数对残余压应力及法向变形量有较大影响.     

通过原位双次扫描法降低激光增材制造的多孔Ti6Al4V合金内应力

Selective laser melting (SLM) technology plays an important role in the preparation of porous titanium (Ti) implants with complex structures and precise sizes. Unfortunately, the processing characteristics of this technology, which include rapid melting and solidification, lead to products with high residual stress. Herein, an in situ method was developed to restrain the residual stress and improve the mechanical strength of porous Ti alloys during laser additive manufacturing. In brief, porous Ti6Al4V was prepared by an SLM three-dimensional (3D) printer equipped with a double laser system that could rescan each layer immediately after solidification of the molten powder, thus reducing the temperature gradient and avoiding rapid melting and cooling. Results indicated that double scanning can provide stronger bonding conditions for the honeycomb structure and improve the yield strength and elastic modulus of the alloy. Rescanning with an energy density of 75% resulted in 33.5%–38.0% reductions in residual stress. The porosities of double-scanned specimens were 2%–4% lower than those of single-scanned specimens, and the differences noted increased with increasing sheet thickness. The rescanning laser power should be reduced during the preparation of porous Ti with thick cell walls to ensure dimensional accuracy.     

基于机器视觉和激光测距的输电线故障定位

结合定位技术和激光测距技术,提出了一种基于机器视觉的电力巡线故障定位新方法.通过无人机搭载可见光相机进行巡线拍摄,将航拍图像实时传回地面站进行处理.采用数学形态学的图像处理方法和模式识别方法进行故障检测与识别.通过惯性测量系统进行初步定位,得到无人机的经纬度坐标.利用无人机机载激光测距模块,测量故障点到无人机的距离来修正坐标.最后,经过空间大地坐标系和空间直角坐标系的变换,以及两个空间直角坐标系的基准转换,计算出了故障点的准确位置,并且很大程度地提高了定位的准确性,其空间直角坐标测量精度可达0.11m.     

Matlab在激光水下图像处理中的应用

 水下激光成像技术在水下探测等海洋开发中具有重要的实用价值,但水介质的特殊性,使其所成图像易受噪声污染而造成分辨率下降。即使采用同步扫描和距离选通等技术,获得的成像质量仍然不好,图像存在由后向散射形成的散斑噪声和其他一些高斯噪声。为了进一步改善成像效果,需要利用数字图像处理技术对水下成像进行后续加工,水下图像处理结果的好坏直接影响到后面的特征提取和目标识别等的成败。本文分析了Matlab在数字图像处理中的应用, 并结合对激光水下图像的处理,说明了Matlab在图像处理中的强大功能,对常用的噪声抑制算法：维纳滤波、中值滤波、均值滤波进行了介绍,并且通过对实际的激光水下图像处理,利用以上各算法计算了处理图像的散斑指数、峰值信噪比和归一化均方误差,比较了其散斑抑制能力。     

YAG激光焊接不锈钢薄板焊接工艺参数优化

激光焊接是目前应用较广的激光焊接技术,对于薄板焊接时激光深熔焊接的焊接深熔比可以达到2:1,其焊接强度和稳定都优于传统焊接。本文采用YAG激光器对2mm厚的0Gr18Ni9进行焊接试验,测量焊接的熔深和熔宽,并采用正交试验法进行参数优化,分析激光参数对焊缝的影响,通过显微硬度测试分析焊接接头的硬度,为激光焊接工艺参数...     

关联噪声驱动下单模激光线性模型的随机共振

根据线性化的单模激光输出光强方程，直接计算光强的相关函数，得到光强的功率谱及信噪比的方法，计算了具有δ函数形式关联的两白噪声驱动的单模激光线性模型在输入信号后其输出信噪比，发现了随机共振现象，根据计算结果讨论了噪声强度和噪声间互关联程度对信噪比的影响，由于推导用的是精确解析表达式，因此所有参数不受限制，可以探讨近似方法适用范围外的规律。     

激光热处理新技术的应用与工艺研究

文章在论述激光热处理原理的基础上 ,主要讨论与分析激光工业加工设备研制、金属表面硬化工艺以及几种金属材料淬火试验结果和推广激光工业加工应用亟待解决的问题。采用大功率二氧化碳激光实现对特种零件加工 ,应用于常规淬火手段难以解决的工作 ,生产质量稳定可靠 ,避免零件报损报废。文章着重研究了具体工艺试制方法和参数 ,以充分发挥设备设计生产能力。