激光直接制造和再制造技术应用软件开发

针对激光熔覆直接制造和再制造技术,重点研究了SolidWorks的二次开发技术,并以此为平台研究开发了基于激光熔覆的直接制造和再制造应用软件系统,软件主要包含三维实体模型创建、分层切片、路径优化、NC代码生成、轨迹模拟和数据传输等功能。初步试验表明该软件用于激光直接制造和再制造技术是可行的。     

矿用液压支柱激光熔覆不锈钢涂层试验研究

为解决液压支架耐磨性和耐腐性问题,采用激光熔覆技术对液压支柱表面进行熔覆不锈钢涂层,并对激光熔覆液压支柱的硬度、耐磨性和耐腐性等性能进行了测试试验。测试显示,采用激光熔覆不锈钢涂层对液压支柱表面涂层后,液压支柱硬度、耐磨性和耐腐性显著提高。从而说明激光熔覆技术可改善液压支柱的性能,为矿井安全开采提供了技术支撑。     

浅谈304钢高速激光熔覆过程中扫描顺序对熔覆层组织性能影响的研究

本文分析研究在高速激光熔覆过程中预置送粉激光熔覆对304钢的组织性能和力学的影响,通过在27siMn钢表面行预置送粉多层累加激光熔覆试验,对比试验过程中激光扫描顺序不同的四个区域的材料显微组织、力学性能和拉伸断口形貌差异,发现激光熔覆材料主要呈现具有典型定向凝固特征的柱状晶,C区、D区的晶粒尺寸较大,而A区和B区的晶粒尺寸略小。A区、B区两个区域的平均抗拉强度以及延伸率均略高于C区和D区。断口表面为典型韧性断裂特征,即断口部位均匀分布有韧窝,局部可见具有脆性断裂特征的光滑表面。从而得出,高速激光熔覆304钢后熔覆区域的显微组织中的柱状晶较先熔覆区域的柱状晶粗大,而平均抗拉强度和平均延伸率则较先熔覆区域有所降低。熔覆后拉伸断口表现为韧性断裂,局部为脆性解理断裂,且存在夹杂现象。     

激光熔覆成形试验研究及结果分析

进行了以Ni基合金粉末、316L不锈钢合金粉末为熔覆材料的激光熔覆成形试验,得到了组织致密无缺陷的金属零件;针对激光熔覆中的裂纹问题,进行了Ni基合金粉末单道、多道和梯度材料熔覆过程的裂纹试验,分析了材料成分对裂纹产生的影响;进行了超声振动下的激光熔覆试验研究,初步结果表明,在熔覆过程中引入超声振动不仅可细化熔覆层的组织,还可有效提高熔覆层的硬度.     

纯Cr粉末激光熔覆技术研究

利用激光在PCrNi3Mo钢上熔覆纯Cr粉末，采用多道搭接技术实现了大面积激光熔覆，利用预热技术有效地消除熔覆层的裂纹。试验结果表明，获得了激光熔覆的最佳工艺参数，激光熔覆层均匀连续，无宏观气孔和裂纹，激光熔覆层与基体发生了冶金结合。熔覆层组织紧密，细化了晶粒和组织结构，硬度和耐磨损性能较高。     

新型激光熔覆冷却装置设计

在激光熔覆过程中,温度是影响熔覆层质量及熔覆效率的主要因素。现有的温度控制方法主要通过调整工艺参数、物理冷却熔覆头喷嘴等方式实现,普遍存在熔覆效率低和温度控制效果差等问题。本文提出了通过冷却装置实现对基板或工件进行物理冷却的温度控制新方法,该装置可有效控制熔覆温度,提高激光熔覆质量及效率。     

矿用扁平链激光熔覆分层轨迹的研究

为了实现矿用扁平链的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在扁平链表面制备铁基激光熔覆层,对熔覆层分层轨迹进行研究。首先通过3维扫描技术获取磨损链的3维点云数据,应用逆向工程和CATIA软件求取磨损部位的缺损模型,利用MATLAB软件进行分层算法仿真,根据求取的最佳熔覆方向与层厚进行熔覆试验。结果表面,熔覆层与基体结合良好,熔覆层硬度明显高于基体硬度,验证了分层算法的有效性,为同类型材料或链式结构的再制造修复提供参考依据。     

基于神经网络的激光熔覆高度预测

激光成形过程中,对熔覆高度进行实时检测,从而实现熔覆高度闭环控制是成形高质量零件的保证.激光成形过程是一个多参数耦合的非线性过程,大量激光参数对成形熔覆表面质量具有重要影响.在分析激光参数对熔覆高度影响的基础上,建立利用激光工艺参数预测熔覆高度的误差反向传播(Back propagation,BP)神经网络模型,完成了网络算法设计.通过激光成形试验采集样本,利用训练样本对所建立的网络进行训练,完成网络输入输出高度映射关系,并利用测试样本对所训练的网络进行检验.仿真试验表明,神经网络熔覆高度预测模型具有很高的精度,验证了该预测模型在理论和实践上的可行性与有效性.神经网络熔覆高度预测模型为实现激光加工过程熔覆高度实时预测与闭环控制打下基础,对提高成形产品质量具有重要意义.     

基于激光熔覆的绿色再制造技术研究

为了实现轴类零件的修复,搭建基于激光熔覆技术的绿色再制造系统,该系统由功率为6 kW的CO2激光器、四轴工作台、送粉机构、数控系统等硬件设备和激光绿色再制造系统驱动软件组成.以轴类为典型零件、Ni60A合金粉末为熔覆材料,对激光绿色再制造工艺技术进行研究.通过研究分析激光功率、熔覆速度、送粉量、熔覆间距等主要参数对熔覆层高度、宽度和熔覆层质量等的影响情况,获得了轴类零件激光修复的最佳工艺参数组合,实现基于激光熔覆的绿色再制造技术在生产实践中的应用.     

一种新型液压轴向柱塞泵的设计

该文介绍了利用大功率CO2激光器对柱塞泵球墨铸铁缸体配流副熔覆青铜合金的试验。试验分析了激光熔覆组织对熔覆层耐磨性的影响，获得了理想的铜合金熔覆层。在此基础上采用球墨铸铁激光熔覆铜合金缸体，开发出了新型柱塞泵。激光熔覆后的新型柱塞泵耐磨性比原工艺提高了30％；噪声由原来的85dB（A）左右下降到73dB（A）。     

磨损轴面激光熔覆过程的数值模拟及试验

为了避免激光熔覆过程产生微裂纹缺陷,对磨损轴面激光熔覆过程的热力耦合问题进行研究。根据磨损轴面激光熔覆试验建立其非线性瞬态分析数学模型,并引入有序网格离散算法进行轴面激光熔覆有限元建模,通过ANSYS参数化设计语言(APDL)和单元生死法编程实现金属粉末圆周堆积的瞬态热-力循环及其耦合问题求解,获得了熔覆过程的三维温度和热应力分布规律。结果表明,熔池的温度梯度较大且光斑中心靠后位置的温度最高(2035.99℃),各节点瞬时温度衰变规律具有相似性和时间滞后性;热应力与温度梯度对应,冷却后的应力(约279 MPa)集中于热影响区(HAZ)且靠近覆层材料边沿侧,这与试验获得的激光熔覆残余应力基本吻合,可用于优化损伤轴面激光熔覆工艺及质量。     

基于Unity 3D的发动机虚拟拆装系统研究

以发动机为对象提出了一种以Unity 3D为平台创建虚拟环境,利用内置Tween功能添加发动机拆装路径实现其虚拟拆装的方法,并根据这些方法实现了基于Unity 3D的发动机虚拟拆装系统。同时利用虚拟拆装来代替实物拆装,可以解决发动机教学和拆装训练受到产品成本、拆装场所等条件限制这一难题,对于降低成本、提高效率具有较为重要的意义。     

激光增材制造过程低碳建模与工艺参数优化

激光增材制造是基于高能激光束快速熔覆金属粉末成形的工艺,其工艺过程时间长、能耗大会导致产生大量碳排放,基于此,系统分析激光增材制造过程的碳排放特性,建立激光增材制造过程碳排放模型;在此基础上,以碳排放、粉末利用率及熔覆质量为优化目标,建立激光增材制造过程工艺参数多目标优化模型,提出一种结合改进非支配排序与人工鱼步长人工鱼群求解算法,解决模型求解后期寻找参数解集盲目性大、目标函数解集均匀性差问题,通过熵权-灰色关联分析综合Pareto最优解集法获取最优工艺参数组合。最后,以LDM4030激光增材制造装备为试验平台进行激光熔覆试验,试验结果表明：该模型及算法可有效降低激光增材制造过程碳排放,提高粉末利用率,保证熔覆质量,为我国激光增材制造装备产业实现碳达峰、碳中和提供一条有效途径。     

激光强化模具过渡区的气压砂轮压力控制光整试验

为了实现局部激光熔覆强化自由曲面模具的软固结气压砂轮均匀光整加工,以激光熔覆PHNi25WC-60A粉末的自由曲面模具为对象,通过激光熔覆强化试验与硬度测试得到了不同硬度梯度变化曲线,根据激光熔覆强化区模具的气压砂轮光整加工试验结果,且由数值拟合方法得到材料去除率与表面硬度之间的关系与解析表达式,通过软固结磨粒气压砂轮接触压力控制方法的光整加工试验,较好实现了局域强化硬度过渡区柔性气压砂轮光整加工材料均匀化去除,说明了接触力控制方法在针对局部激光熔覆强化自由曲面模具的气压砂轮光整中的可行性和必要性。     

激光熔覆成形金属零件中微裂纹的减少和消除

激光熔覆成形技术是近年来发展起来的一种新的快速原型制造技术,该技术将快速原型制造技术和激光熔覆表面强化技术相结合,既保留了快速原型制造技术中能够快速制造复杂零件的特点,又具有成形零件性能优良、组织结构致密的优点,是快速原型制造技术中一个重要的发展方向.激光熔覆成形技术的一个亟待解决的问题是成形零件中的微裂纹问题,通过理论分析激光熔覆成形技术和激光熔覆表面强化技术之间的区别,找到了减少和消除激光熔覆成形金属零件中产生微裂纹的一个突破点,这就是激光熔覆成形中的基体材料.对多种基体材料及其预热温度和多种合金粉末材料进行了试验研究,重点研究基体材料对激光熔覆成形零件过程中微裂纹的影响,获得了激光熔覆成形的金属试样.通过理论分析和试验研究,得出以下结论在适当选择基体材料及其预热温度和合金粉末的条件下,完全能够减少和消除激光熔覆成形过程中产生的微裂纹.     

中镍铬合金铸铁的激光熔覆修复研究

本文是利用转镜扫描技术得到的线光斑对中镍铬合金铸铁窄带激光熔覆,为了减少试验次数,并排除不必要的试验参数,用正交试验法对激光熔覆处理效果的最大影响因素(P、V、B或D)进行试验方案设计.最后对试验结果进行分析比较获得最佳工艺参数.     

激光熔覆成形金属薄壁结构的试验研究

试验研究了较低功率的激光熔覆成形金属薄壁结构及其影响因素。成形金属薄壁结构的能力对零件薄壁部位的成形和小型零件的制造十分重要。由于传统的激光表面处理工艺观念的影响、对激光单道熔覆成形薄壁结构过程及其规律的认识不够,目前成形薄壁结构的能力较差。试验研究了用与表面处理工艺不同的、功率和光斑尺寸较小的CO2激光进行单道熔覆成形薄壁试样,试验结果表明较低功率、较小光斑的激光与适当的扫描速度、送粉速度等配合可以得到壁厚最小为0.4 mm的薄壁结构。激光单道熔覆的壁厚与工艺参数和工件高度有关,粉末流与激光束之间的同轴度和送粉速度的稳定性等因素也影响薄壁结构的成形。     

激光熔覆成形预热基板设计及试验研究

为了降低激光熔覆成形过程中熔覆层热应力和减少裂纹的产生,以热传导理论和激光快速成形理论为依据,进行了预热基板的结构和控制设计;并进行了不同预热温度下单道熔覆和平面熔覆的试验研究.结果表明,通过智能PID控制器可对预热温度进行良好控制,通过热电偶温度采集模块可以实现对基板预热温度的连续、实时检测;在基板预热条件下进行激光熔覆成形可以显著改善试样的成形质量,并有效降低成形过程的热应力,减少了熔覆层裂纹的产生.     

高硬度多微孔小型零件激光表面精密熔覆钴基合金涂层提高耐冲蚀性能研究

高硬度多微孔小型零件的结构特点为其表面熔覆强化带来了较大难题。采用辅助工艺装置及同轴送粉激光熔覆方法对以阀座为代表的高硬度多微孔小型零件进行激光表面熔覆钴基合金涂层强化处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及激光显微镜等分析、测试仪器对激光熔覆层宏观形貌、微观组织及显微硬度进行表征,采用燃油喷射试验台对激光熔覆及未熔覆处理阀座使用寿命进行对比考核测试。结果表明,采用纯铜辅助工艺装置,在保证熔覆层良好成形的同时,避免了高硬度小型零件在激光熔覆过程中烧蚀、高温回火等现象的产生,有效解决了小型零件激光熔覆难题。采用镶嵌碳棒的方法有效地解决了熔覆层堵塞微孔的难题。激光熔覆后的钴基合金涂层主要由γ-Co、CoCx、Cr23C6、W5Si3等相组成,微观组织表现为由枝晶及共晶组成的亚共晶组织。熔覆层与基体之间形成了良好的冶金结合。激光熔覆处理后的阀座表面耐油流冲蚀性能明显增强,使用寿命提高40%。     

多物理场复合作用的液压立柱新型激光熔覆实验方法

采用新型激光熔覆技术对液压立柱进行多物理场作用下的激光加工与修复,通过试验表明,确定多物理场复合作用下的液压支架立柱激光熔覆工艺参数,能较好地实现液压立柱腐蚀点的修复,为稳态电/磁复合场和超声振动场辅助激光熔覆液压支架立柱加工技术提供理论依据。