激光织构对Ti-6Al-4V磨削性能影响的研究

采用CBN砂轮磨削表面激光织构化Ti-6Al-4V,基于织构的沟槽间距、深度和宽度参数,在Ti-6Al-4V表面设计并激光加工不同图案的沟槽织构,利用CBN砂轮进行磨削实验,从表面形貌、表面粗糙度及磨削力、磨削力比和砂轮磨损等方面分析其表面磨削性能.实验结果表明:磨削过程中,不同沟槽织构对表面粗糙度有轻微影响,而对磨削力和力比与磨削磨损等其他磨削参数的影响明显,且织构A形沟槽能最有效地改善Ti-6Al-4V的磨削性能.     

加工参数对热柱蒸发端微沟槽形貌的影响

犁切挤压加工的微沟槽具有很好的强化沸腾及冷凝效果。提出了热柱蒸发端微沟槽加工的实验过程,建立了犁切挤压刀具加工微沟槽的有限元模型。利用deform软件模拟犁切挤压刀具加工热柱蒸发端的正交微沟槽,分析了微沟槽的成形机理。结果表明犁切挤压深度和进给量对微沟槽表面形貌有很大的影响。在加工环状沟槽时表面形成了U形沟槽及V形沟槽。最后加工径向沟槽时表面形成了正交的中间凹陷四周隆起的微沟槽。     

飞秒激光在蓝宝石晶体表面加工微细结构的实验研究

由于蓝宝石晶体具有很高的硬度和耐磨蚀性,很难进行机械和化学腐蚀加工。笔者利用波长780 nm、频率1 kHz和脉冲宽度164 fs的飞秒脉冲激光在蓝宝石晶体表面进行了微细结构加工的实验研究。采用飞秒激光静态照射蓝宝石晶体表面,通过飞秒激光烧蚀孔的直径和脉冲能量的关系,计算了飞秒激光烧蚀蓝宝石晶体的两种烧蚀状态下的烧蚀阈值和有效烧蚀半径。通过直线扫描实验,在不同实验条件下在蓝宝石晶体表面加工微槽,获得微槽的宽度和深度与飞秒激光主要参数之间的关系。研究结果表明,微槽的加工表面可通过增加扫描次数而得到明显的提高,且扫描次数的增加对微槽的宽度和深度基本无影响。利用聚焦的飞秒激光束沿着轨迹扫描,在蓝宝石晶体表面加工出比较清洁的微小结构,可以为实现微结构的精密加工提供指导。     

YAG激光在不锈钢上打孔质量影响因素分析

激光打孔是目前小孔加工中应用广泛的加工方法,其加工孔径可以小至几微米。本文利用YAG激光在1mm厚的不锈钢材料00Cr25Ni20上进行打孔试验,记录上下孔径的测量数据,并采用无交互作用的正交试验方法系统分析了激光脉冲能量、脉冲宽度、脉冲频率等因素对激光打孔上、下孔径的影响程度,为激光打孔工艺参数的选择提供了依据。     

铜热管内壁微沟槽的高速充液旋压加工

对直齿微沟槽铜热管的高速充液旋压拉拔成形加工机理进行了研究,建立了微沟槽高速充液旋压成形的几何模型,通过实验发现:微沟槽的加工包括挤压和成形两个阶段;影响微沟槽成形的主要因素包括多齿芯头几何参数、芯头位置、减薄量、拉拔速度、旋压器转速和工作温度等;通过控制挤压深度、进给量、芯头形状与位置等,可加工出不同形状、不同深宽比及不同壁厚的微沟槽;高速充液旋压加工微沟槽在生产上具有可行性,其材料利用率和生产效率高,成本低廉.     

脉冲激光加工氮化硅陶瓷表面形貌影响

脉冲激光加工作为一种高材料去除率的非接触加工技术,相较于传统机械加工技术,在陶瓷复杂结构的制备方面有广泛的选择性.利用不同规格参数的脉冲激光在氮化硅表面加工出沟槽结构,并通过三维超大景深显微系统观察烧蚀后的表面形貌,以此阐述脉冲激光单项参数对于氮化硅陶瓷加工表面的作用.结果表明,激光功率的改变对于氮化硅陶瓷加工表面有着显著的影响,伴随激光功率的提升,其作用于材料的深度越大.当激光功率提升至35W时,激光作用深度最高涨幅达181.3%.激光扫描速率的减慢对于沟槽表面质量提高同样具有积极作用,表面形貌会随着激光扫描速率的减慢而有所改善.     

碳钢激光脉冲宽度打微孔的研究

激光打孔是激光加工的主要应用领域之一,取五种不同厚度的碳钢材料进行了激光打微孔实验,利用双因素无重复试验方法分析了激光脉冲宽度和碳钢含碳量对激光打微孔的质量影响,为激光打微孔的激光参数合理选择提供了可行的方法。     

选择性激光熔化高温合金粉末成形工艺

为研究高温合金在SLM成形过程中熔池的形貌、熔化成形零件的致密度,通过实验分析激光功率、扫描速度和扫描间距等对成形过程的影响.实验结果表明：激光功率的大小是影响熔池好坏和成形试样致密度高低的主要因素.通过正交实验对工艺参数优化,其激光功率为400W、扫描间距为0.1 mm、扫描速度为700 mm/s时,致密度最大为85.8％.在该组优化参数下成功试制零件.     

基于Si_3N_4探针的单晶硅表面小线宽结构的摩擦诱导纳米加工

针对传统纳米加工方法存在的操作复杂和成本昂贵等问题,提出采用以表面自然氧化层作为掩膜,结合Si3N4探针扫描和KOH溶液后续选择性刻蚀的摩擦诱导纳米加工方法.基于针尖半径对加工线宽影响的规律,实现了单晶硅表面较小线宽沟槽结构的加工.在此基础上,通过研究沟槽深度随刻蚀时间的变化规律,确定了最佳的刻蚀加工时间,并详细研究了载荷以及针尖扫描次数对表面沟槽结构加工的影响规律.该方法无需专门制备掩膜,操作简单,有望应用于加工功能表面织构、表面微阀、微反应器及单电子器件等,为纳米结构的加工提供了新途径.     

Al2O3陶瓷的激光辅助磨削机理

针对氧化铝陶瓷难加工、加工表面质量差等问题,进行了激光辅助热磨削加工的研究.根据氧化铝陶瓷的热物理性能参数,分析了激光辅助磨削热加工机理,搭建激光辅助磨削加工实验系统,进行激光辅助磨削与常规磨削加工实验.采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦分析加工后的工件表面.结果表明:采用激光辅助磨削加工氧化铝陶瓷可改变材料的去除方式,使陶瓷的脆性去除变为塑性去除;与常规磨削加工相比,加工表面形貌脆性断裂减少,表面粗糙度值更低,表面质量更好,砂轮使用寿命延长.     

微沟槽周期结构表面的磁性复合流体微纳光整研究及实验教学装置应用

针对磁性复合流体黏度可控的特性,研究一种微纳沟槽表面可控抛光加工方法及工艺,实现低成本、可控微纳结构表面加工技术,并将其应用于微纳加工实验教学。采用磁性复合流体作为抛光液,设计端面式和圆周面式两种磁性复合流体抛光机构;根据周期性微米级沟槽表面结构特点,采用圆周面式磁性复合流体抛光机构进行微结构表面抛光加工实验;设计加工工艺,通过实验对比微沟槽周期结构表面加工效果,验证了实验装置及微结构可控抛光加工方法的有效性,实现微沟槽周期结构表面材料可控去除加工。该装置结构紧凑,使用与维护成本低,有效填补面向机械专业制造类课程的微纳加工实验教学装置技术空白。     

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。     

激光熔覆-激光气体氮化方法制取TiCN-TiN复合熔覆层

采用500W YAG脉冲激光作为辐射源,TiCN粉末为熔覆材料,高纯N2气作为氮化元素和保护气体,利用激光熔覆-激光气体氮化(LC-LGN)方法,在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备了以TiCN和TiN为主的复合熔覆层.研究了激光工艺参数对TiCN-TiN复合熔覆层成分的影响.对熔覆样品进行了XRD物相分析和显微硬度测试.结果表明:在激光功率和脉冲宽度一定的条件下,脉冲频率、扫描速度是影响TiCN-TiN复合层形成的主要因素.合适的工艺参数组合为:脉冲频率为15 Hz,脉宽为3.0 ms,扫描速度为2.0 mm/s.扫描速度小于2.0 mm/s时,熔覆过程中氧化现象严重,而高于2.0 mm/...     

选区激光熔化快速成型过程分析

分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因及消除方法.结果表明,通过合理配置扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参数,可以直接成型具有高致密性的金属零件.     

选择性激光熔化316L不锈钢粉成形优化工艺

针对选择性激光熔化技术加工零件存在的致密度低、成形精度差和表面光洁度低的问题,利用正交实验的方法优化316L不锈钢粉末成形零件的工艺,研究激光功率、扫描速度、扫描间距对零件成形致密度的影响,分析了试样的表面形貌。实验结果表明:采用选择性激光熔化工艺的316L不锈钢粉末试样有较高致密度,其试样的致密度达80.1%。工艺优化后的参数为激光功率300 W、扫描速度800 mm/s、扫描间距0.08 mm,并在该组优化参数条件下成功制造零件。     

磨粒辅助电火花加工金属基复合材料实验研究

针对金属基复合材料的加工难题,提出了采用磨粒辅助电火花法加工该类材料。利用电火花加工和磨粒辅助电火花加工2种方法,对比研究了金属基复合材料加工时的材料去除率和表面粗糙度。利用正交试验法研究金属基复合材料中增强相的不同体积分数对加工效率的影响,得到了磨粒辅助电火花加工的最佳工艺参数。实验结果表明,磨粒辅助电火花加工法在材料去除率和表面粗糙度方面均优于电火花加工法,各加工参数对加工效率的影响从大到小依次为占空比、平均电流、脉冲宽度,复合材料的增强相的比例是影响加工效率的主要因素之一。     

激光熔覆中工艺参数对形成层几何特征及硬度影响分析

激光熔覆技术的实质是合金粉末快速熔化和凝固的过程,其形成层的形状和性能与工艺参数密切相关.为了了解工艺参数对激光熔覆形成层几何特征及硬度的影响规律,根据正交试验设计方法设计研究了工艺参数(激光功率、扫描速率、送粉速率)对单道单层熔覆层几何特征(熔覆层高度、宽度与熔池深度)与硬度影响的试验,根据试验结果归纳了工艺参数对单道单层熔覆层几何特征与硬度的影响规律,解释了造成这些影响的原因,试验表明激光功率是影响熔覆层几何特征的最显著因素.此外,使用了一个激光熔覆层的几何特征数学模型对照验证了试验结果.     

选区激光熔化直接成型金属零件致密度的改善

为了提高选区激光熔化(SLM)成型金属零件的致密度,对激光扫描单道熔池的形成特性进行了研究,探讨了扫描速度、激光功率对熔池宽度的影响,发现熔池附近无粉区宽度与熔池宽度有直接关系,并分析了激光连续扫描粉末情况下的扫描线间搭接缺陷.根据单道熔池的形成特性,提出采用层间错开扫描策略,该扫描策略将零件致密度提高到近100%,使层间与层内的熔池搭接紧密,SLM成型件的拉伸强度、延伸率、显微维式硬度分别达636MPa、15%~20%和250~285.实验结果表明,层间错开扫描策略对SLM直接成型金属零件的致密度与力学性能有明显的改善.     

微孔结构血管支架的激光切割工艺

研究了切割微孔血管支架用激光的选择及相应参数的选取、激光切割对被加工材料的要求、喷嘴形状尺寸及辅助气体压力参数等影响切割质量的因素;探讨了切割质量的分析评价方法,分析了切割路径对切割效率的影响;通过正交试验法选择最佳切割参数;提出了面向微孔血管支架激光加工的完整工艺,并依据研究的工艺加工出便于载药的带有微孔结构的血管支架产品,支架表面的扫描电镜图观测验证了该工艺结果的正确性.     

激光立体成形技术中工艺参数的数值模拟分析

激光立体成形是一种非常复杂的热力学耦合过程,影响成形过程的因素很多.本文在对激光立体成形技术国内外发展研究现状进行概述的基础上,通过对同步送粉激光熔覆技术原理的分析建立了热力学模型,并针对10.6μm的CO_2激光器加热熔覆不锈钢材料3Cr13进行了工艺参数的数值模拟分析.结果表明光斑直径越大能量密度越低,光斑直径越小能量密度越高;同一功率下,扫描速度越大,单道熔覆宽度越小;扫描速度相同,功率越大,单道熔覆宽度也越大.