低阶模CO2激光熔覆层形貌和质量的控制

通过在316L不锈钢基材上进行激光熔覆,研究了低阶模CO2激光熔覆功率和离焦量对熔覆层形貌和质量影响.研究表明,随着离焦量增加,激光熔覆层宽度和熔化宽度增加,熔化深度降低.随着激光功率增加,激光熔覆层宽度、熔化宽度和熔化深度增加.熔化区的形状和熔合界面质量主要与离焦量的大小有关,随着离焦量增加,熔化区形状从类似于“蘑菇”形,过渡到熔合良好的平底状.因此,通过调节离焦量,低阶模CO2激光熔覆可以得到界面平整、熔合良好的熔覆层,采用低阶模CO2激光进行熔覆是可行的.     

基于视觉传感的激光-MIG复合焊熔透闭环控制

在对接焊中,坡口同隙的波动会导致焊接熔透状态的变化,为保证稳定的熔透,需要对焊接熔透状态进行实时检测和控制.针对CO2激光-MIG复合对接焊,建立了基于视觉传感和DSP的熔透状态实时检测与控制系统,获取了清晰的熔池背面图像,经过适当的处理得到了熔池背面熔宽的信息,并通过调节焊接速度或控制电弧电流,对熔透状态进行了控制.结果表明:即使在间隙明显波动的情况下也获得了熔透可靠、背面熔宽均匀的焊缝,从而实现了复合对接焊熔透状态的闭环控制.     

细晶AZ61镁合金板材的CO2激光焊接性能

采用CO2激光器对2 mm厚的AZ61镁合金细晶板材分别进行了填充焊和自熔焊实验.研究了细晶镁合金板材的焊接性和填充带合金化稀土元素Ce对接头组织及力学性能的影响.结果表明，细晶板材的焊接接头热影响区不明显，组织较母材变化不大，半熔化区范围窄、液化程度低，未进行合金化的自熔焊焊缝组织较粗大，焊缝晶粒尺寸约15 μm，而填充焊焊缝组织为平均晶粒尺寸是5 μm的等轴晶，即合金化稀土元素Ce可细化焊缝组织，而且稀土元素Ce的加入能抑制柱状树枝晶区而扩大等轴晶区域范围.填带焊接头的平均抗拉强度和伸长率较自熔焊接头分别提高了6%和12%.     

钠钙玻璃在CO2激光作用下的热应力分析

为了研究钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工所产生的热应力的差别,在考虑辐射和对流的情况下,建立了激光扫描玻璃板的传热数学模型.分析了热应力与温度场分布之间的关系,并用有限元软件Ansys进行了数值模拟,得到了钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工的温度场和应力场分布.计算结果显示预热后进行激光加工产生的热应力小于无预热的情况,试验结果与理论分析和数值计算基本符合.     

脉冲激光沉积过程中TiO2等离子体状态诊断及薄膜特性的研究

脉冲激光沉积技术由于具有较高的沉积速率和良好的兼容性,已广泛应用于各种纳米薄膜材料的制备.探究激光等离子体状态与沉积薄膜特性之间的关系,有助于进一步调控与优化脉冲激光技术对薄膜材料的沉积.本文将等离子体状态诊断与沉积薄膜性能相结合,讨论了不同脉冲激光能量下等离子体状态对沉积薄膜性能的影响.结果表明,低烧蚀能量下产生的等离子体更有助于获得质地更好,且与靶材晶相一致的优良薄膜材料.该结果也为探索和调控沉积过程提供参考.     

高功率激光焊接光致等离子体的形成机理研究

采用理论分析和试验研究相结合的方法，深入探讨了高功率激光焊接过程中光致等离子体的形成过程以及等离子体导致激光能量损失的机理，结果表明：等离子体的产生与入射激光能量密度有关，激光能量的损失主要表现为吸收和散射两种方式，其大小与入射激光波长有关     

激光焊接中金属表面对CO_2激光的吸收特性

利用激光焊接中反射光和散射光的采集接收 ,得到金属表面在激光照射不同阶段的吸收特性曲线 .研究激光功率对吸收曲线的影响 ,得出激光焊接中激光束极限移动速度的估算方法     

激光深熔焊接小孔内等离子体的反韧致辐射吸收研究

在假设小孔为圆柱形的基础上，通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹，对激光深熔焊接过程中小孔内等离子体的反韧致辐射吸收进行了研究，计算了小孔孔壁上吸收的激光功率密度，分析研究了孔壁的多次反射次数、聚焦透镜的焦距以及小孔直径等因素对孔壁上的激光功率密度分布的影响．计算结果表明：小孔孔壁通过等离子体的反韧致辐射吸收的激光功率密度主要取决于等离子体对直射激光的反韧致辐射吸收，小孔孔壁的多次反射光只对小孔下部孔壁的激光功率密度分布有一些影响．随着聚焦透镜焦距的增大，小孔孔壁上吸收的激光功率密度峰值减小，但分布区域向小孔深处推移．最后，对小孔孔壁上吸收的激光功率密度与小孔的尺寸之间的关系进行了讨论．小孔的尺寸取决于孔壁上吸收的激光功率密度大小．激光功率密度越大，小孔直径越大。     

光致大气等离子体通道天线的传播特性分析

提出了一种用于高功率微波武器系统的光致大气等离子体通道天线(PCA),并分析了PCA所传播一般模式的传播特性.建立了PCA的近似电磁模型,从广义柱坐标系下纵向分量所满足的波动方程出发,在广义柱坐标系中给出了纵向场与横向场的关系,利用边界条件导出了PCA严格的特征方程,并通过在极限条件下,将本文结果与文献已有结果的对比,验证了文中所导结果的正确性和有效性.最后,数值计算了该天线的色散曲线,重点讨论了传播常数随等离子体参数、通道尺寸和运动速度的变化,为该天线的研制打下坚实的理论基础.     

反射式大功率CO_2激光功率测试仪

大功率CO_2激光器的功率测量关键在于大功率激光光束取样杆应在不影响光束工作条件下取样测量激光光束功率,被测量的激光功率可高达上万瓦.在研制反射式取样功率计过程中,重点考虑在保证测量精度及稳定性条件下,尽量使仪器成本降低.反射式的光学系统可以减少加工费用;反射口径可做得比较大,适用于大口径激光束测量,同时反射镜重量轻.另一方面,采用自行设计与研制的温差多接点热电堆探测器,不仅成本低而且     

2kW TE CO_2激光器放电等离子化学过程的四极质谱研究

用四极质谱定量分析方法观察了2kW TE CO_2激光器放电过程等离子化学现象.在16mA/cm~2电流密度条件下,CO_2分解量为初始注入量的20%,停止放电后基本恢复.系统达到均匀平稳约需半小时.CO_2的分解使输出功率约下降1.5%.输出功率随工作气体温度上升里线性下降趋势,下降速度约为38W/℃.未明显见到有害的NO_x生成.     

激光深熔焊接下临界功率的确定

在准稳态传热控制模型的基础上,推导了激光焊接热传导问题的有限差分方程。改变热物性参数(比热)替代相变潜热确定了热传导焊接的临界温度值,利用自编的MATLAB程序对有限差分方程进行求解,数值模拟了焊件的温度场。当材料表面刚好出现汽化时,激光焊接处于热传导焊与深熔焊之间的临界状态。在此临界状态下材料处于固相,可以避开材料的相变而简化模型。在此基础上,数值模拟了激光焊接时工件的热传导温度场,得到激光深熔焊接下临界功率的变化规律,即激光焊接的下临界功率随焊接速度的增加成一定比例地增加,为激光精密焊接中工艺参数的确定提供理论指导。     

CO_2激光焊接等离子体图像的三维重建

利用一组同步触发的高速相机获取CO2激光焊接过程中等离子体在多个方向的投影图像,采用质心投影法则对等离子体图像进行微调以提高空间匹配度,通过相机标定以及投影权重因子的计算,建立了等离子体的三维图像与二维图像之间的投影关系方程,并利用代数迭代法求解方程,获得了等离子体的三维亮度分布.结果表明:与二维等离子体图像相比,所提出的激光焊接等离子体图像的三维重建方法具有较高的重建精度,能够更加准确地描述对象的整体特征和内部信息.     

不锈钢薄板大功率激光点焊温度与应力特性研究

以0.5 mm厚的304不锈钢薄板为研究对象,采用热-结构间接耦合法,获取其在3 000 W功率光纤激光器点焊加工过程中温度场和应力场的分布特点及变化特性.在温度场模拟过程中采用修正的锥形热源模型,并将模拟得到的焊点形状与实验得到的形状进行对比.结果显示:运用该修正热源模拟得到的温度场分布特点与实际加工过程相吻合; 模拟得到熔池的凝固速度均在4 000 K·s^-1以上,属于远离平衡态的快速凝固; 在焊接过程中,计算域的最大等效应力均分布在夹具位置,且在熔池周围出现环状的高应力区.     

Z_rO_2光学薄膜的激光热冲击效应

计算了薄膜在高功率脉冲激光作用下截面温度场和应力分布场 .分析了热冲击在光学薄膜激光损伤中的作用,并用调 Q 1. 06μ m脉冲激光对 Z_rO_2单层薄膜损伤,讨论了不同激光强度下薄膜截面温度场与应力场分布,揭示了热冲击在 Z_rO_2单层膜损伤中的机理和过程 .