基于NSGA-Ⅱ算法的同轴送粉激光熔覆工艺多目标优化

同轴送粉激光熔覆工艺的稳定性受诸多因素的影响,其工艺参数难以寻优。通过设计以工艺参数(激光功率、送粉速度、扫描速度)为输入、以反映熔覆层形貌和质量的特征参数为响应的中心复合实验,对比分析了响应曲面法的回归模型与神经网络对单道熔覆结果的预测效果。采用多目标优化算法NSGA-Ⅱ对三个工艺参数进行优化求解。结果表明:采用优化后的参数进行激光熔覆的修复件表面硬度增大了17.11%,基体热影响区深度减小了13.90%,熔覆效率增大了6.10%。     

42CrMo钢管内壁激光熔覆层粗糙度及显微硬度研究

发动机缸体在服役中会有外界粉尘颗粒伴随着柴油、汽油进入缸体内部,磨损并腐蚀破坏缸体表面,影响发动机的性能。为实现缸体表面的修复,采用输出光斑大小为15 mm×3 mm的宽带激光熔覆头对发动机缸体表面进行单道宽带激光熔覆修复试验。熔覆基体材料为42CrMo钢,熔覆粉末材料为Fe316L。研究激光功率、送粉速度、送气流量及扫描速度等参数对熔覆质量的影响以及各参数的影响权重,并求得最佳工艺参数为激光功率4 250 W,送粉速度3 r/min,送气流量5.1 L/min及扫描速度459 r/min,且在焦点处熔覆时,熔覆质量较高,熔覆层上表面粗糙度为2.19μm,熔覆层显微硬度为552.9 HV。     

激光熔覆工艺参数对金属成形效率和形状的影响

针对激光熔覆再制造装备零件的快速高效熔覆成形及其控形问题,采用1kW全固态激光器和铁基合金粉末进行了不同激光线能量和送粉量下单道熔覆对比实验,研究了激光功率、激光扫描速度和送粉量等主要工艺参数对熔覆线形状尺寸和金属成形效率的影响.结果表明:熔覆线的宽度是光斑直径、激光功率、激光扫描速度和送粉量的函数,随激光功率增加和激光扫描速度降低,熔宽增加;随送粉量增加熔高增大.成形效率随工艺参数变化具有复杂的变化趋势,随激光线能量增加和送粉量增加,成形效率一般增高.在合适的参数范围内,需要对工艺参数进行优化以获得较高的成形效率.     

基于IDBO-KELM的汽车零部件激光熔覆几何形貌预测建模方法研究

激光熔覆作为一种环境友好和可靠的技术,广泛应用于汽车零部件的表面硬化和受损修复。结合试错法和田口方法设计激光熔覆实验,探究45~#钢表面激光熔覆316L合金粉末的成形工艺参数。以激光功率、扫描速度、送粉速度为激光熔覆可变工艺参数,利用多策略融合的改进蜣螂优化算法优化核极限学习机超参数,基于优化后的核极限学习机分别建立激光熔覆过程评价指标(宽高比、稀释率)的回归预测代理模型,决定系数分别为0.973 5和0.975 9,平均绝对百分比误差分别为0.007 7%和0.061 2%。利用田口方法进行析因分析,激光熔覆工艺参数对稀释率的影响排序为：激光功率(P)>送粉速度(F)>扫描速度(V),宽高比的影响排序为：送粉速度(F)>扫描速度(V)>激光功率(P)。实验结果表明了所提方法的准确性,可以获得理想的熔覆层宽高比和稀释率回归预测模型,为熔覆层的质量控制提供理论依据。     

基于PCA和TOPSIS的激光熔覆最佳工艺参数评价方法

为了提升激光熔覆质量，获取最佳的激光熔覆工艺参数，提出基于PCA和TOPSIS的激光熔覆最佳工艺参数评价方法。在边界条件和假设条件下构建激光熔覆温度场分布模型，利用主成分分析法获取分布模型中主要的工艺参数，并结合TOPSIS方法对激光熔覆最佳工艺参数进行评价，获取最佳的激光功率、扫描速度。仿真实验结果表明，分析熔覆过程中温度场的变化情况，判断激光功率和扫描速度两种工艺参数对激光熔覆的影响；并利用文献方法和所提方法进行对比可知，所提方法进行激光熔覆最佳工艺参数评价的精度最高可达99.12%,评价精度较高，提升了激光熔覆质量。     

基于温度场模拟的激光熔覆生物陶瓷涂层工艺参数选择

根据激光熔覆生物陶瓷涂层的特点,选择二维带状热源模型,研究计算了材料物理性能在不同温度下的变化曲线,并建立温度场模型。将实验制备的涂层从涂层外观、显微硬度、涂层与基体的结合强度、涂层物相等方面对比模拟结果与实验结果,从而论证模型的可靠性。根据模拟结果可得:激光功率与扫描速度均会影响熔池深度,且激光功率的影响大于扫描速度;根据模拟的变化趋势分析,选择的激光熔覆的工艺参数为功率P=1700 W,扫描速度V=165 mm/min。模拟预测了不同涂层厚度、工艺参数条件下的熔池深度。     

激光熔覆工艺参数对Fe W B熔覆层质量的影响

采用激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆FeW B三元硼化物熔覆层。通过单道熔覆与单层多道熔覆实验,探究激光功率、扫描速度、送粉速率、搭接率对熔覆层质量的影响,获得优化激光工艺参数组合。并通过光学显微镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对熔覆层进行分析。结果表明:工艺参数对熔池高度与熔池宽度的影响程度由小到大排列为:送粉速率、扫描速度、激光功率,对维氏硬度的影响程度由小到大排列为:扫描速度、送粉速率、激光功率。获得的最优工艺参数组合为:激光功率800W,扫描速度3mm/s,送粉速率4 g/min,搭接率50。此时熔覆层的维氏硬度均值为7579 HV,是基材的35倍。熔覆层与基材冶金结合良好,其微观组织由枝状晶、胞状晶和柱状晶组成。     

激光熔覆单层单道轨迹成形控制方法

建立工艺参数与工艺结果之间的简析表达式,是解释激光熔覆“光-粉”耦合作用的复杂过程的前提,也是指导工艺实施与实现单道轨迹预测与控制的重要依据。采用响应面法研究了激光功率、扫描速度、气流量、离焦量4个因子对熔覆层的宽度、高度、横截面积3个响应值的作用规律,揭示了“光-粉”耦合作用对激光熔覆成形的影响规律。结果表明：激光功率增加,扫描速度减小,3个响应值相应地增加；气流量增加,3个响应值相应地减小；离焦量的变化对熔覆层宽度无明显的影响作用,但离焦量增加,熔覆层高度、横截面积会相应地减小。进一步地,构造因子与响应值之间的二阶回归数学模型。熔宽、熔高和横截面积的模型调整R方值分别为0.7321,0.8749和0.9137,预测R方值分别为0.6371,0.8007和0.8630,表明3个响应模型能够很好拟合并预测试验组数据。最后开展3组验证实验,得到3个响应的预测值与实验值的误差均小于5%,表明所建立回归模型的可靠性。     

基于神经网络的Co基硬质合金激光熔覆工艺优化

建立了Co基硬质合金激光熔覆工艺优化的BP人工神经网络模型,应用该模型对熔覆粉末中TiC百分含量和熔覆工艺参数对硬质合金熔覆层质量的影响进行建模学习训练,成功地预测了熔覆工艺参数对其熔覆层显微硬度和气孔数的影响。当激光功率一定时,熔覆层的显微硬度随扫描速度的增加而增大;激光光斑为2.5mm×6mm的椭圆光斑。在激光输出功率为2900W、扫描速度为18mm/s的优化实验条件下,所得到的Co基硬质合金熔覆层平均显微硬度高达HV0.21197且具有较少的气孔缺陷。结果表明,所建模型有利于Co基硬质合金粉末成分设计和工艺参数优化。     

激光熔覆铁基合金粉末单道形貌及性能研究

为探究在45钢表面熔覆铁基合金粉末过程中,激光功率、扫描速度和送粉速率对熔覆层性能的影响规律,采用正交试验方案进行激光熔覆的单道成形试验。以熔覆层的宽高比、稀释率和硬度作为判断熔覆层性能质量的评价指标,通过极差分析判断各熔覆工艺参数的影响大小,再基于多目标优化算法得出最佳的单道熔覆工艺参数组合。试验结果表明：在一定工艺参数范围内,送粉速率是影响熔覆层硬度的主要因素,激光功率次之;扫描速度是影响熔覆层高度、宽度的主要因素;送粉速率是影响稀释率的主要因素。获得了最佳工艺参数组合,即激光功率2 056 W,扫描速度8.75 mm/s,送粉速率2.198 g/min,为45钢激光熔覆铁基粉末的工艺参数选择提供依据。     

196W功率输出的高功率包层泵浦光纤激光器

文章首先阐述了包层泵浦技术以及基于包层泵浦技术的包层泵浦激光器,同时还介绍了一种新型泵浦技术,即从大面积激光二极管向小截面的单模光纤芯层传输能量的侧面泵浦技术。然后介绍了我们试验中的大功率包层泵浦光纤激光器,该激光器采用的是端面泵浦技术。当泵浦功率为240W时,光纤激光器在1．09μm处产生了高质量的196W连续波长输出,获得了85％的斜坡效率。     

高能束熔覆技术的研究现状及发展趋势

综述了高能束熔覆技术的研究现状,提出了高能束熔覆技术领域存在的主要问题及解决途径,并指出高能束熔覆技术的发展趋势。     

激光涂复层质量控制研究

本文对激光涂复层外观及同部质量进行了系统的研究。分析总结出了影响涂层质量的主要因素，及防止涂层缺陷提高涂层使用性能的有效手段。     

激光熔覆工艺与粉末对覆层开裂行为的影响

在高参数阀门零件密封面上进行厚履层激光熔覆时，发现覆层裂纹是主要的质量缺陷。本主要讨论熔覆工艺，覆层材料二方面对激光熔覆层开裂行为的影响。     

多冲载荷下表面涂层覆盖形式与基体开裂

对在多冲碰撞载荷下的激光厚涂层试件进行试验，发现涂层在基体上的全覆盖形式比部分覆盖形式的极限应力要低，但在相同多冲应力作用下寿命长。后者的基体在涂层覆盖区边缘下部会出现强烈的形变硬化与材料流动现象，同时此处容易产生裂纹并扩展，造成涂层脱落。     

激光熔覆技术的研究进展

激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术,具有广泛的应用领域.本文介绍了激光熔覆技术的发展、应用、激光熔覆技术的设备及工艺特点,对激光熔覆层的表面质量、熔覆层存在的问题及熔覆层内裂纹形成的影响因素进行了综合评述,同时展望了激光熔覆技术的发展前景.最后,指出了存在的问题和今后努力的方向.     

V2O5和工艺参数对镍基合金激光熔覆层裂纹敏感性的影响

在激光熔覆NiCrBSiC自熔合金粉末中添加不同含量的V2O5,通过改变激光功率、扫描速度、预涂厚度,进行了不同工艺条件下的单道及多道搭接试验.实验表明,V2O5的含量、激光熔覆的工艺均对熔覆层的形貌、组织、性能以及降低裂纹的敏感性有明显的影响.通过各个试验样品的对比分析,探讨了工艺和粉末成分对熔覆层性能及裂纹敏感性的影响,分析了多道搭接裂纹的分布规律及影响因素.     

新型全光纤结构双包层光纤激光器

基于对双包层光纤的内包层结构、掺杂浓度、剖面折射率分布、外包层的背底损耗等因素对泵浦光吸收效率的影响进行分析的基础上,对掺Yb3 双包层光纤内包层直径对泵浦光的吸收长度和泵浦效率进行了理论模拟.采用半导体激光二极管光纤模块作为泵浦源,采用梅花瓣型双包层光纤与光纤光栅元件连接制作了全光纤结构的光纤激光器,实验获得了6.02W单模光纤激光器,中心波长为1080nm,半高宽为0.11nm,斜率效率为1.7W/A.     

激光熔覆Ni/WC涂层温度场及形貌模拟

根据同轴送粉激光熔覆的特点,利用有限元软件ANSYS模拟温度场的动态过程,采用生死单元法求得熔覆层形貌的三维模型,模拟中加入了熔覆粉末的温升、激光的衰减、相变潜热以及温度对材料热物理性能的影响等因素的影响作用,并且对温度场的结果进行了分析和试验验证。结果表明,熔池前方温度梯度比后方大,熔池最高温度在短时间之后会基本保持稳定。在高锰钢表面采用4000 W多模光纤激光器熔覆镍包WC复合粉末,涂层组织主要为细化树枝晶,通过对熔覆层横截面形貌、组织形貌、温度场分布的观察分析,验证了模拟结果的准确性,可作为制备涂层的工艺的理论参考。     

熔覆工艺对Ni60A激光熔覆层微观组织的影响

采用SEM、TEM和EDAX等方法研究了熔覆工艺对Ni60A激光熔覆层微观组织的影响.熔覆层由胞枝状γ-Ni基固溶体、树枝状M7C3、颗粒状CrB、Ni+M23C6及Ni+Ni3B共晶组织组成,结合区由具有定向快速凝固组织特征的胞状共晶组织组成,结合区底部的熔合带是由γ-(Fe,Ni)固溶体形成的平面晶.相同工艺参数的搭接熔覆使涂层的稀释度增大,在保证涂层与基体形成良好冶金结合的前提下,适当增大扫描速度或降低功率密度有利于涂层组织的细化,减小基体对涂层的稀释.