KTP晶体环形腔外腔倍频Nd∶YAG激光光束特性的研究

为了解决精细聚焦问题,采用Nd∶YAG倍频技术以获得短波长激光器。在激光烧结技术、获取短波长激光的方法、短波长激光光束特性等方面进行了研究和探讨。从理论和实验两方面,研究了利用KTP晶体对Nd∶YAG激光进行环形腔外腔倍频的方法。这种倍频所利用的基频光最大平均功率为50W,采用声光调Q技术,频率约为1005Hz。当基频光平均功率约为35W的情况下,实验中光光转换效率约为314%。利用BEAMCODESYS光束质量分析系统对二次谐波与基波光束质量进行了比较,并比较研究了二次谐波与基波的聚焦特性。实验中测定的二次谐波TEM00模所占比例约为95%。利用短波长可以获取更小聚焦尺寸,可以在激光粉末成型中得到更微小的成型尺寸,展示了二次谐波在微成型方面应用的初步成果。     

3D打印氧化铝陶瓷的气氛脱脂热处理工艺研究

脱脂热处理工艺对于3D打印陶瓷的成形质量具有重要的影响。目前光固化3D打印制备得到的氧化铝生坯经过在空气中的脱脂热处理工艺后烧结最终得到的氧化铝陶瓷存在的微观裂纹等缺陷, 将导致其力学性能较差。本工作研究了基于数字光处理(Digital light processing, DLP)技术的氧化铝陶瓷打印热处理工艺, 将3D打印制备得到的氧化铝陶瓷生坯分别在空气与氩气中脱脂后比较其宏观形貌, 发现在空气下脱脂的氧化铝生坯存在微观裂纹。再将脱脂后的生坯在空气下烧结得到氧化铝陶瓷, 并对其微观形貌和宏观性能进行表征, 发现在氩气下脱脂的氧化铝陶瓷平均晶粒尺寸要比直接在空气中脱脂得到的氧化铝陶瓷平均晶粒尺寸大, 而且晶粒结构致密, 无明显气孔和杂相, 而且具有更高的抗压强度。这说明在氩气中脱脂后烧结得到的氧化铝陶瓷性能更好。在氩气中脱脂的氧化铝致密度最高可达到96.72%, 抗压强度可达到761.7 MPa, 相比于只在空气中脱脂的氧化铝陶瓷性能得到显著提升。     

基于混合坐标系的FDM型3D打印机研制

传统FDM（fused deposition molding，熔融沉积成型）型3D打印机在打印倒体件的过程中需设置辅助支撑结构，打印完成后去除支撑结构，这会导致成型件的精度降低。为解决传统FDM型3D打印机存在的问题，设计了一种基于混合坐标系的FDM型3D打印机。将基于笛卡尔坐标系的运动方式转换为基于拟球坐标系的运动方式，由X-Z平面内的旋转运动、X-Y平面内的旋转运动和Z轴方向的直线运动组合成拟球坐标系内的运动，达到无支撑3D打印的目的。介绍了基于混合坐标系的FDM型3D打印机控制系统的硬件和软件设计。用传统FDM型和基于混合坐标系的FDM型3D打印机进行打印实验并作对比，结果表明在同等级精度硬件配置的情况下，基于混合坐标系的FDM型3D打印机可以实现更高的打印精度。基于混合坐标系的FDM型3D打印机创新性强、造价低，拥有自主知识产权，具有广阔的市场前景。     

书画霉菌的激光清洗研究

采用波长为355nm的3倍频Nd:YAG激光器对纸本书画主要材料宣纸上产生的霉菌进行了激光清洗实验研究.清洗机理主要是利用激光光子与霉菌微生物大分子的相互的作用产生光分解效应以及热效应.实验的结果表明,选择适当的激光能量密度,可以实现对霉菌的清洗而不会损伤宣纸基底.激光清洗技术可以安全有效地去除宣纸上的霉菌.     

微细金属粉末材料的激光快速微成型

快速成型技术 (RP)是一种基于离散 /堆积成型原理的新型数字化成型技术。采用激光熔化金属粉末材料直接制造金属零件是RP技术向RM (RapidManufacturing)发展的必然趋势 ,也是世界各国研究开发的热点。而利用微纳粉末金属材料进行微成型目前尚处于探索阶段。本文采用自行设计的激光精细烧结装置对粗、细粉末金属材料进行了对比烧结成形试验 ,分析了影响激光烧结微细金属粉末微成型的各种参数。结果表明 ,烧结金属细粉所需的功率远低于烧结粗粉所需的功率 ,成形精度好。通过对参数的优化 ,找到了最佳的成形工艺 ,成功制作出壁厚只有 10 0 μm左右的微小金属件     

三维激光加工的轨迹规划的研究

在汽车覆盖件的激光加工中,一个覆盖件上的边界以及众多的大大小小的孔洞都可以用激光切割一次完成。如何使加工连续进行,一次完成一个覆盖件上的所有部分的切割工作以及合理安排加工轨迹的切割顺序是进行三维激光加工离线自动编程要解决的问题,它直接影响到汽车生产的生产效率。本文研究了三维激光加工激光头行走的特点,为了一次完成工件上所有孔、洞的切割工作,避免与工件发生碰撞,提出了激光头位姿在过渡轨迹和安全平面上的规划方法,同时利用神经网络方法和最短路径法对加工顺序进行合理安排,以提高加工效率。该方法用在作者开发的三维激光加工离线自动编程系统中,取得了满意的效果。     

如何实现模具成本的最低化

日常生产中，模具的过早失效及更换停工等问题都会造成企业生产成本的增加，针对这一问题，Forgeweld技术推出了优化解决方案。     

激光微切割钴铬管的实验研究

金属细管的微细切割,目前使用最多的是YAG激光器.但随着光纤激光器的发展,光纤激光器也逐渐使用到金属细管的微细切割上.首先使用光纤激光器对钴铬合金细管进行切割,通过改变气体、气压、脉宽以及切割速度观察影响切割质量的因素.得出应用氩气和氮气作为辅助气体时,效果要好于压缩空气;存在一个最佳的气压;随着脉冲宽度的降低,切割质量随之变好;切割速度与切口宽度保持一种非线性反比关系;然后应用三倍频Nd:YAG激光器切割钴铬合金细管,比较两种激光器的切割质量和切割效果,分析两者的优劣,得出在进行微细切割时,三倍频Nd:YAG激光器比光纤激光器有更大的优势.在今后的研究中应充分发挥三倍频Nd:YAG激光器的优势,同时要发掘光纤激光器的特点.     

准分子激光精细加工粉末材料的研究

采用波长 2 48nm的krF准分子激光器 ,通过掩模投影直刻方式对铅粉、铝粉以及氧化锌纳米粉的精细加工进行了研究。结果表明 :在同样条件下 ,准分子激光对于氧化锌纳米粉和铅粉、铝粉两种金属粉末的加工机理有所不同。本文初步分析了几种激光加工工艺参数对于加工质量及加工机理的影响。其中激光能量对加工质量的影响较大