射频CO2激光用于轧辊毛化的实验研究

分析了轧辊材料在温度发生变化时对激光吸收系数的影响和毛化加工时各种工艺参数对毛化点的影响.针对Diamond K-50射频激励CO2激光器对轧辊毛化的实验,分析了激光脉冲宽度、重复频率以及毛化扫描速度等参数对毛化点的大小和椭圆度的影响,其中激光脉冲宽度与毛化点大小成线性关系,在脉宽为50～400μs时,毛化点椭圆短轴直径可达90～260μm,满足所需要的毛化加工要求.     

模具钢表面激光毛化工艺的试验研究

以模具工业45^#钢摩擦学设计及性能要求为基础,分析了激光毛化模具钢表面形貌的形成机理及其关键的影响因素。采用灯泵浦Nd：YAG脉冲激光器在试样表面进行激光毛化工艺试验,获得了合理的激光毛化参数范围：激光峰值功率0．8～1．6kW,离焦量-1．4～-0．4mm、＋0．4～4-1．4mm,辅助气体压力〉0．2MPa,脉宽1．8ms。采用功率增益和氧气保护,可加工出预先设定的微火山口状毛化形貌。微凹坑形貌的成功获得对于提高拉伸模具的摩擦磨损性能,进一步掌握激光毛化参数与材料的作用规律,提供了有效的数据参考。     

面曝光选区激光熔化成形形状精度研究

主要研究面曝光选区激光熔化单层成形时,激光光斑搭接率和电流对形状精度的影响。实验通过控制变量法研究搭接率、曝光时间、电流等工艺参数对激光光斑、熔道、圆环、尖角等成形形状精度的影响。实验结果表明：一定范围内,电流越大,激光光斑更均匀,成形一致性更好;搭接率38.4%能够获得最低的形状误差的熔道;搭接率一定,圆环成形误差随电流的增加而增加;尖角成形误差随着电流增加,呈现先增后减的趋势;搭接率为46.1%、38.4%时,零级衍射带来的形状误差降低。     

激光加工技术——激光熔覆

 激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。它始于1974年,而兴起于80年代,可以在低成本钢板上制成高性能表面,代替大量的高级合金,以节约贵重、稀有的金属材料,提高材料的金属性能,降低能源消耗,适用于局部易磨损、冲击、剥蚀、氧化及腐蚀等零部件,具有广阔的发展前景。正因为其发展潜力很大,经济效益可观,所以引起了国内外的普遍重视,纷纷投入人力,物力,财力等进行研究。     

血管支架光纤激光切割技术

采用光纤激光器对血管支架进行了激光切割工艺研究,通过实验获得了聚焦透镜焦距及焦点位置、输出功率、切割速度、脉冲频率、脉冲宽度、辅助气体种类及压强等工艺参数对切缝宽度和缝面质量的影响规律.结果表明:缝宽随输出功率、频率、脉宽及辅助氧压的增大而增加,随着切割速度的增加而减小.在实验的基础上找出了血管支架切割的最佳工艺参数,在316LVM不锈钢细管上(管壁厚度为0.12 mm,直径为2 mm)获得了切缝均匀,缝宽小于20 μm网状结构的血管支架.     

激光单分子探测技术的研究

文中介绍利用激光激发分子荧光的方法探测液体中单个染料分子的新技术，以及作者自行设计和研制的激光单分子探测谱仪。通过探测“光子爆发”，把单个染料分子的荧光同很强的背景杂散光区别开来。进一步用８２ＭＨｚ高重复频率的锁模激光器和时间门符合技术，成功地消除了Ｒａｍａｎ散射光。目前该谱仪达到的检测限为灵敏区内仅有～７个Ｒ６Ｇ分子。     

基于神经网络遗传算法的激光熔钎焊参数优化

针对激光钎焊熔深难以控制的问题,选取激光焊接功率、焊接速度等激光焊接过程中所涉及的控制参数建立基于BP人工神经网络的激光钎焊模型。根据激光钎焊模拟实验的历史数据对焊接熔深进行预测,采用遗传算法对控制参数进行优化,得到目标焊接熔深。运用MATLAB软件建立了针对铝合金/镀锌钢的激光熔钎焊过程的参数的BP人工神经网络模型,并利用遗传算法的并行和群体搜索策略,对其控制参数进行了优化,使得焊接熔深能通过过程参数精确控制,提高了接头性能。     

0.05mm薄塑料片小孔群光纤激光精密加工技术

利用光纤激光加工系统对厚度为0.05mm的薄塑料片进行了打孔试验,分析了激光功率、脉冲宽度、辅助气体压强及种类等工艺参数对薄塑料片小孔群加工质量的影响情况。实验结果表明:小孔孔径随激光功率、激光脉冲宽度、辅助气体压强的增大而增大。相比氮气作为辅助气体,采用氧气作为辅助气体,由于氧气有助燃的作用,孔径明显增大,孔质量变差,热影响区增大。采用优化后的激光加工工艺参数,加工出的小孔群孔径为40±2μm,孔壁光滑,加工质量满足设计要求。     

基于激光诱导击穿光谱技术的铝合金成分定量分析

利用Nd:YAG激光器输出的532nm激光束对位于空气中的标准变形铝合金样品进行烧蚀产生了激光诱导等离子体.对测量的230—440nm波长范围的光谱进行了谱线标定,同时基于自由定标方法对样品成分进行了定量分析,确定了样品中的元素含量.分析结果与标准值具有较好的一致性.     

基于光纤组束激光的激光干扰技术研究

为了增强激光干扰技术的机动性和灵活性,迫切需要体积小、重量轻的高功率激光干扰源。通过理论分析和数值计算,结果表明,光纤组束激光具有接近80%的组束耦合效率,并可以达到10kW量级的输出功率。以硅材料CCD为例,该功率量级的组束激光可以有效地实施对光电探测器的饱和干扰以及由温升导致的硬损伤。光纤组束激光是一种新型的激光干扰源,在机载光电对抗领域具有广泛的应用前景。     

Investigation of the technology of laser welding of aluminum alloy 1424

In this study, certain technological variants of the laser welding of alloy 1424 of the Al–Mg–Li–Zr system are considered with the purpose of obtaining the durability level of the welded joint, which is close to that of the basic metal. It is shown that, in the case of using various types of plastic deformation of the welded joint, its durability can be increased considerably to 0.85–0.95 from that of the basic metal.     

A method of micro laser surface texturing based on optical fiber focusing

In the present paper, optical fibers are used as focusing unit in the process of laser surface texturing, which can effectively decrease the area of the focused facular point. An original experimental equipment was built and described. Micro-textures of parallel grooves and meshed textures were produced on silicon surface. Extensive experiments proved that micro-marking of 2–3 μm could be etched with proper focusing distance.     

1 053 nm脉冲激光对铝合金/水结构辐照效应

 使用1 053 nm脉冲激光分别辐照铝合金单板和铝合金/水结构,通过表面形貌观察、温度场分析、熔穿时间测量等手段,分析了水的存在对铝合金壳体烧蚀的影响。运用有限元软件ANSYS,建立了脉冲激光辐照下单板及结构温度变化的数值模型,计算了铝合金表面熔凝区域的尺寸,并与实验结果进行了对比。结果表明：在相同的实验条件下,辐照8个激光脉冲时,铝合金单板即被熔穿,而辐照10个脉冲后铝合金/水结构仍未发生熔穿,且结构中铝合金表面的熔凝区域要小于单板情形中的熔凝区域,这表明水的存在对延缓铝合金板的烧蚀有较大的作用。对于单板情形,计算结果与实验结果符合较好,而对于铝合金/水结构情形,数值模拟放大了铝合金壳体的温升,这主要是因为数值模拟程序未考虑水的对流及沸腾换热对计算结果的影响。     

1 053 nm脉冲激光对铝合金/水结构辐照效应

使用1 053 nm脉冲激光分别辐照铝合金单板和铝合金/水结构,通过表面形貌观察、温度场分析、熔穿时间测量等手段,分析了水的存在对铝合金壳体烧蚀的影响。运用有限元软件ANSYS,建立了脉冲激光辐照下单板及结构温度变化的数值模型,计算了铝合金表面熔凝区域的尺寸,并与实验结果进行了对比。结果表明：在相同的实验条件下,辐照8个激光脉冲时,铝合金单板即被熔穿,而辐照10个脉冲后铝合金/水结构仍未发生熔穿,且结构中铝合金表面的熔凝区域要小于单板情形中的熔凝区域,这表明水的存在对延缓铝合金板的烧蚀有较大的作用。对于单板情形,计算结果与实验结果符合较好,而对于铝合金/水结构情形,数值模拟放大了铝合金壳体的温升,这主要是因为数值模拟程序未考虑水的对流及沸腾换热对计算结果的影响。     

Al/Cu薄膜真空扩散连接技术

针对惯性约束聚变（ICF）物理实验要求,提出并采用真空扩散连接技术,在高温环境下对Al/Cu薄膜进行连接研究。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）仪以及台阶仪等方法对连接样品基体组织和表面质量进行分析。结果表明：铝铜薄膜通过界面原子间的范德华力、冶金结合以及界面反应实现无胶连接。     

Al/Cu薄膜真空扩散连接技术

 针对惯性约束聚变（ICF）物理实验要求，提出并采用真空扩散连接技术，在高温环境下对Al/Cu薄膜进行连接研究。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）仪以及台阶仪等方法对连接样品基体组织和表面质量进行分析。结果表明：铝铜薄膜通过界面原子间的范德华力、冶金结合以及界面反应实现无胶连接。     

Optimisation of TA6V alloy surface laser texturing using an experimental design approach

Active surfaces of plastic injection moulds are nowadays textured using classical techniques (chemical etching or EDM). Replacement of these technologies by a laser technology introduces a big flexibility: absence of mechanical contact with the tool, decrease of the effluent's volume and a big machining precision, even in the case of the complex forms as injection moulds for example. This paper reports the experimental study of the surface laser texturing of TA6V alloy. The influence of the operating factors on the laser texturing process has been studied using two experimental approaches: Taguchi methodology and response surface methodology (RSM). Empirical models have been developed. They allowed us to determine a correlation between process operating factors and performance indicators, such as surface roughness and material removal rate. Results analysis shows that the laser pulse energy and frequency are the most important operating factors. Mathematical models, that have been developed, can be used for the selection of operating factors’ proper values in order to obtain the desired values of the objective functions.     

Excimer laser surface treatment of aluminum alloy in nitrogen

The excimer laser nitriding process reported is developed to enhance the mechanical and chemical properties of aluminum alloys. An excimer laser beam is focused onto the alloy surface in a cell containing 1-bar nitrogen gas. A vapor plasma expands from the surface and a shock wave dissociates and ionizes nitrogen. It is assumed that nitrogen from plasma in contact with the surface penetrates to some depth. Thus it is necessary to work with a sufficient laser fluence to create the plasma, but this fluence must be limited to prevent laser-induced surface roughness. The nitrogen-concentration profiles are determined from Rutherford backscattering spectroscopy and scanning electron microscopy coupled to energy-dispersive X-ray analysis. Crystalline quality is evidenced by an X-ray diffraction technique. Transmission electron microscopy gives the in-depth microstructure. Fretting coefficient measurements exhibit a lowering for some experimental conditions. The polycrystalline nitride layer obtained is several micrometers thick and composed of a pure AlN (columnar microstructure) top layer (200–500 nm thick) standing on an AlN (grains) in alloy diffusion layer. From the heat conduction equation calculation it is shown that a 308-nm laser wavelength would be better to increase the nitride thickness, as it corresponds to a weaker reflectance R value for aluminum. Received: 17 October 2000 / Accepted: 19 October 2000 / Published online: 23 May 2001     

基于mini-bar的二极管激光器焊接实验研究

半导体激光器封装工艺过程对于激光器的输出特性、寿命等性能有重要影响,其中焊料的选择和焊接工艺是最关键的因素。采用半自动焊接系统将mini-bar芯片通过In焊料直接焊接在Cu热沉上,并通过硬件改进、软件优化、放缓成像过程等措施实现了高精度、高可靠性的焊接。通过对激光器的性能测试发现,其焊接功率稳定,焊接精度均值可达20 m,smile效应值可以控制在0.5 m。     

基于mini-bar的二极管激光器焊接实验研究

半导体激光器封装工艺过程对于激光器的输出特性、寿命等性能有重要影响,其中焊料的选择和焊接工艺是最关键的因素。采用半自动焊接系统将mini-bar芯片通过In焊料直接焊接在Cu热沉上,并通过硬件改进、软件优化、放缓成像过程等措施实现了高精度、高可靠性的焊接。通过对激光器的性能测试发现,其焊接功率稳定,焊接精度均值可达20 m,smile效应值可以控制在0.5 m。