模具激光热处理

本文通过试块实验,研究了模具材料Cr12在激光热处理时主要工艺参数的影响;对微熔工艺和未熔工艺进行了分析比较;用激光处理的模具,获得了较好的效果,证实了激光表面硬化是提高模具寿命的有效途径。     

模具半导体激光强韧化工艺研究

为了研究模具材料半导体激光表面强韧化工艺,采用半导体激光表面淬火工艺,进行了7CrSiMnMoV,Cr12MoV,CrMo铸铁等典型模具材料半导体激光淬火的工艺研究,得到了不同模具材料优化的激光工艺参量。结果表明,激光表面淬火后的硬度满足模具材料的使用要求。这一结果为激光模具表面强韧化处理提供了可靠的保障。     

大型汽车覆盖件拉深模具的激光表面强化处理

本文介绍了使用激光表面强化技术对大型模具进行处理的工艺过程和达到的技术性能指标,并通过生产应用实例,介绍了模具激光表面强化处理的使用效果,证明该技术是解决大型模具表面硬化难题的有效途径。     

脉冲YAG激光清洗轮胎模具的实验研究

为了获得激光清洗轮胎模具的工艺参量,采用自主研制的平均功率达250W的脉冲式YAG激光清洗设备开展了轮胎模具激光清洗实验研究。取得了不同激光参量对轮胎模具清洗效果的实验数据,并研究了激光峰值功率、能量密度等参量与轮胎模具清洗速度、清洗效果的关系。结果表明,清洗轮胎模具脉冲YAG激光比CO₂激光更高效;轮胎模具清洗的激光能量密度阈值约为250mJ/mm2,提高激光峰值功率和平均功率能提高清洗速度和清洁效果。此结果为激光清洗设备的研究提供了参考。     

模具表面球冠状微凸体形貌的激光加工

为了减少磨损,延长模具的使用寿命,在模具表面应用激光毛化处理。采用200W灯抽运Nd:YAG激光器,进行系统的激光毛化工艺试验,得出脉冲激光参量对模具表面微观形貌主要几何参量的影响规律,最终获得了预期的几何形貌。并分别测量和分析了毛化模具表面硬度和金相组织状况。结果表明,微凸体表面硬度比基体材料的表面硬度提高了30%~40%,提高了模具表面的耐磨性。     

激光非熔凝热物理过程的试验研究

激光加工技术是先进、高效的制造手段,在航空、机械及国防工业等部门已经或有望得到广泛的应用.激光非熔凝加工可使金属薄板在无模具下发生热塑性变形,实现薄板无模成形,或者改善模具成形零件的贴模性与定型性;也可以对模具表面进行热处理,改善模具表面硬度、耐磨性、韧性等综合力学性能,在保证复杂模具的精度要求下,提高模具的使用寿命.激光非熔凝热物理过程的试验在匈牙利布达佩斯技术与经济大学机械工程系激光实验室进行.试件(100 mm×2 mm×2 mm)一端被夹持在工作台上,自由端上表面粘贴一块7 mm×7 mm的有机玻璃,用来将从He-Ne激光器(5 W)出来的光束反射到屏风上的坐标纸上,将微小变形放大后,用高精度摄像机记录光点在坐标纸上的运动过程;同时用热像仪记录试件在此过程中热作用处侧面的厚向温度分布.激光照射在试件的中点,连续照射时间是0.782 s,试件被照射表面涂石墨以提高材料对激光的吸收率,并对光斑中心处横截面的金相进行分析.结果表明:试件的最终变形是热应变和相变共同作用的结果,进一步完善了薄板激光弯曲的变形机理;侧面厚向温度场的分布规律受试件有限厚度的影响不容忽视.试验结果为进一步研究薄板激光弯曲过程及模具刃口处表面的强化效果奠定了基础.(PE16)     

纯铝设备线夹表面氧化层激光清洗工艺研究

针对纯铝设备线夹表面氧化层的清理需求,研究纳秒脉冲激光清洗纯铝设备线夹表面氧化层的工艺。通过不同工艺参数下的对比试验,研究不同功率和光斑叠加率对激光清洗效果和清洗效率的影响。在高效率激光清洗的前提下,通过研究不同重复频率和扫描次数对激光清洗效果的影响,进一步优化纯铝设备线夹表面氧化层激光清洗工艺。结果表明：在高功率、50%的光斑叠加率工艺设定下,氧化污染表面具有良好及高效的清洗效果;在上述基础工艺上,优化重复频率和扫描次数,能进一步提升表面的清洗效果;过高的功率、光斑叠加率及扫描次数,均会造成表面的过清洗。     

材料表面粗糙度对激光吸收率影响的研究

为了在激光热处理过程中能更好地控制工件温度,并为激光热处理的数学模拟提供更为准确的激光吸收率数据,研究了材料表面粗糙度对激光吸收率的影响原理,等效处理了材料表面轮廓线,建立了数学模型,采用集总参量法测得激光的吸收率,得到的激光吸收率与理论公式计算所得的光吸收率相吻合。结果表明,所建立的模型可以准确地描述材料表面粗糙度对激光吸收率的影响,更有利于激光热处理各项参量的控制。     

灰铸铁YAG激光热处理的实验研究

本文采用５００Ｗ连续输出的ＹＡＧ数控激光热处理系统对ＨＴ２５０灰铸铁进行了激光热处理工艺参数－－－输出功率、热焦量、扫描速度、表面吸光膜层处理及表面粗糙度对感化层深度、宽度、硬度和显微组织影响的实验研究。为连续输出ＹＡＧ激光热处理的应用提供了有价值的参考数据，并在汽车缸体（套）淬火中试用。     

超疏水氧化锆陶瓷表面的激光加工+硅油修饰+热处理复合工艺及机理研究

氧化锆陶瓷以其优异的力学性能和生物相容性被广泛用作牙科修复材料。通过表面改性工艺调控氧化锆陶瓷的表面润湿性,可以进一步拓展其在不同领域的应用。基于此,笔者提出了一种高效、低成本的激光加工+硅油修饰+热处理复合工艺,并采用该工艺制备了超疏水氧化锆陶瓷表面。首先通过纳秒激光加工在氧化锆陶瓷表面诱导出周期性多级微纳结构,而后利用硅油异丙醇混合溶液（硅油体积分数为0.4%）修饰+低温热处理来降低激光处理后氧化锆陶瓷的表面能,制备出了表面接触角高达153.8°具有超疏水特性的氧化锆陶瓷。加工前的氧化锆陶瓷的接触角为80.4°±2.1°,展现出亲水性;经纳秒激光加工后,液滴完全浸润表面,接触角变为0°,表面转变为超亲水表面。采用硅油异丙醇混合溶液修饰+低温热处理工艺实现了表面超亲水特性向超疏水特性的转变。超疏水氧化锆陶瓷在空气环境和胶带剥离实验中分别保持了优秀的稳定性和耐久性。通过改变激光的扫描速度及扫描间距可以精准调控液滴在材料表面的润湿性和黏附性。所提方法相较于传统激光加工方法提高了制备效率,降低了生产成本,有望扩展超疏水氧化锆陶瓷在医疗领域的应用。     

垂直面送粉激光强化系统与应用研究

针对汽车发动机缸体、缸套、模具侧壁等垂直表面激光强化的需求 ,研制了垂直面送粉喷嘴和垂直面送粉激光强化系统 ,适合于内侧和外侧垂直面送粉激光熔覆和合金化及不送粉熔凝、相变硬化 ;利用该系统 ,选择合适的激光处理工艺参数 ,在垂直放置的灰铸铁表面进行了激光熔凝、送粉激光合金化、送粉激光熔覆等表面处理 ,分析了处理层的显微组织 ,合金元素成分分布与硬度分布。激光强化显著提高了基材的使用性能。垂直面送粉激光强化技术有良好的工业应用前景。     

激光相变硬化处理的模拟

研究用矩形匀强激光光斑相变硬化处理金属材料的移动热源、机理与模拟计算等问题,建立了表面以下各部分材料的最高温度与距表面深度的关系曲线簇。从而可按要求的淬火(硬化)层深度等计算确定激光相变硬化处理参数,结果表明理论计算值与实验结果相符。     

脉冲钕玻璃激光热处理机

报道脉冲钕玻璃激光用于材料表面热处理的特点,脉冲钕玻璃激光热处理机的构造与性能,以及对4Cr13不锈钢轴进行热处理的结果。     

激光热处理的模拟及其应用

采用无量钢参数，导出了匀强矩形激光光斑相变硬化处理钢铁材料时表面以下各部分材料所经历的最高温度与其距表面距离的关系曲线族。仅由此曲线族，即可根据要求的淬火层深度以及单位时间处理的表面积，计算确定激光热处理的参数。     

激光手术中喷嘴尺寸对制冷剂闪蒸喷雾冷却表面传热特性的影响

制冷剂闪蒸喷雾冷却(CSC)已经成为激光治疗葡萄酒色斑等皮肤病手术中的标准冷却辅助手段。为优化喷嘴设计,进一步增进冷却效率和改善治疗效果,搭建了制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却实验台,设计了8个不同内径和长度的直管型喷嘴,采用先进的磁控溅射沉积薄膜热电偶测温方法,应用杜哈梅尔定理计算表面热流密度,定量研究了不同喷嘴对冷却表面传热特性的影响,并对其传热规律和雾化特性进行了系统的分析比较。此外,提出了评价喷嘴冷却效率标准,给出了采用不同几何尺寸喷嘴时冷却表面换热量随喷雾距离的变化规律。     

脉冲激光毛化加工的计算机流体动力学数值模拟

激光毛化的温度场和熔化过程流动状态的变化,以及因辅助气体等导致的对流换热边界条件变化都会对材料表面成形质量和组织转变产生重要影响。于是建立了模拟激光毛化的三维瞬态模型,该模型考虑了热传导、对流传热及熔池表面的形貌变化等因素,采用焓法与流体体积(VOF)方法处理固液相变移动边界与自由表面的问题,利用Fluent软件和用户自定义函数(UDF)方法求解,处理了辅助气体的驱动作用及自由表面和相界面的演化,得出了脉冲激光毛化过程中各种加工参数下熔池的形状、大小以及熔池内的温度、速度分布。实际毛化加工结果与数值模拟结果基本一致。     

355nm紫外激光抛光Al2O3陶瓷工艺的研究

紫外激光抛光Al2O3陶瓷可以有效地降低加工中的热影响区、防止微裂纹的产生。为了得到不同激光工艺参量（激光能量密度、扫描速率、扫描间隔）对Al2O3陶瓷抛光表面粗糙度的影响规律,采用单因素实验方法进行了355nm紫外激光抛光Al2O3陶瓷的工艺实验,获得了最优的工艺参量范围。结果表明,当激光能量密度为6J/cm2、扫描间隔为2μm、扫描速率为60mm/s时,抛光后分别获得了较小的表面粗糙度值。这一结果对获得的低粗糙度、高质量的Al2O3陶瓷抛光表面具有指导意义。     

激光红外热成像铝合金表面裂纹检测表面处理的研究

通过搭建激光红外热成像检测平台,对已制备的铝合金光滑表面及表面处理后裂纹缺陷试样进行检测,对裂纹处的红外热图和温度数据进行分析,并且为了突出表面处理检测效果,用差动式检测方法对比在不同功率下表面处理前后温差变化。实验结果表明,随着功率的增大,裂纹缺陷表面处理前后的温差都存在温差增大的变化,但是表面处理后裂纹缺陷温差变化更加明显。相同功率条件下,裂纹缺陷表面处理后温差幅度远大于表面处理前的温差幅度。可见对激光红外热成像铝合金表面裂纹检测进行表面处理,明显提高其热吸收率,而且相较于表面处理前,经过表面处理后,所需更小的功率,就能取得更大温差,检测效果更好,可检测性更强。