脉冲频率及扫描方式对光纤激光软钎焊的影响

为了研究光纤激光软钎焊中激光脉冲频率和扫描方式对焊接质量的影响,通过用12 W的100%功率的SP-12P型脉冲式光纤激光扫描软钎焊系统在覆铜板上对Sn-Ag-Cu无铅钎料进行软钎焊实验,并对不同脉冲频率、不同扫描方式下的激光软钎焊技术进行实验研究.结果表明,在直线扫描方式下,高于超声波频率的500 kHz脉冲激光束作用于焊点时,会在钎料与焊盘之间的界面处发生空化作用,破碎氧化膜,使钎料在焊盘上润湿铺展,实现脉冲激光对无铅钎料Sn-Ag-Cu在覆铜板上的扫描软钎焊.     

送粉激光熔覆过程中熔覆轨迹及流场与温度场的数值模拟

提出了一种送粉激光熔覆中熔覆层表面形状及厚度的计算模型。将熔覆过程中固相区、两相区和液相区作为一连续介质，用非稳态固液相变统一模型来描述其流场与温度场，并采用固定网格移动坐标来处理带移动热源的流动与传热问题。能量方程用显焓表示，有关潜热的非稳态项与对流项均做为其源项处理。用Lambert—Beer定理和米氏理论计算粉末流与激光光束的相互作用，使模拟适用于送粉浓度较大的情形。数值模拟程序是在流体动力学软件PHOENICS基础上，通过添加源项、边界条件、熔覆层轨迹计算以及激光束和粉末流相互作用等相应模块实现。对钢基底上熔覆钴基合金Stellite6进行模拟所得到的计算结果与实验结果基本一致。     

用原位法测定铝合金对激光的吸收率

利用文献所介绍的原位法并加以改进 ,测定了铝合金表面呈固态和液态时对激光的吸收率。实验结果表明 ,试样的表面状况对激光吸收率有重要影响 ,激光功率对吸收率的影响甚小 ,但对表面涂黑的试样 ,激光功率过高会使涂层烧损而降低吸收率。当试样表面出现熔池时 ,所测得的吸收率是激光斑点中液态表面和固态表面的综合平均值 ,真实的液态吸收率需用实测与数值模拟相结合的方法求取。当激光入射角在 0°～ 45°范围时 ,无论是固态试样还是出现熔池 ,其吸收率均随入射角的增大而线性增加。文中对实测数据的回归处理方法亦做了改进 ,先将较复杂的曲线方程转换成直线方程 ,然后进行线性回归处理。     

激光束作用下Al—Ti—C活化粉料中的化学反应

在激光扫描涂覆Al-Ti-C活化粉料层的铝合金试样过程中，突然停止激光发射，以在激光束前面形成合成反应过程中不同阶段所产生的组织，判断所发生的化学反应，即先发生3Al Ti→Al3Ti反应，形成块状Al3Ti；以后再发生Al3Ti C→TiC 3Al反应，形成大量TiC颗粒。将实验与数值模拟相结合，采用试错法求得：3Al Ti→Al3Ti的反应温度为650℃，Al3Ti C→TiC 3Al的反应温度为810℃。     

送粉激光熔覆中送粉速率对激光束与粉末流相互作用的影响

引入经典光学理论计算激光束与粉末流的相互作用，藉此研究了送粉速率对工件表面激光强度分布和不同位置颗粒温度的影响。计算结果表明：随送粉速率的增加，激光强度以及颗粒温度的最高值都显著降低：同时，激光强度分布和不同位置颗粒温度趋于均匀。由于对激光熔池中动力学过程的潜在影响，这些结果应在描述激光熔覆过程的数学模型中加以考虑。     

激光熔覆孔式同轴送粉系统设计及实验研究

为了解决送粉激光熔覆系统中因重力作用发生偏聚及水冷效果差等问题,采用以激光束轴心为中心轴圆周均匀分布送粉孔的方法,没计了一系列孔式同轴送粉喷嘴(主要结构包括激光束通道、保护气体通道、水冷通道、气载送粉通道),从而获得良好的粉末流形态,提高送粉激光熔覆的质量。用该系列喷嘴在竖直(90),60,30和水平(0)等工况下进行粉末汇集性实验,发现粉末汇集效果良好。通过对Ti和Ni粉末、工具钢和等材料进行熔覆实验,送粉系统输送的粉末稳定、均匀,得到的熔覆样品表面光滑、熔覆层组织均匀,熔覆层与基体呈冶金结合。结果表明,孔式同轴送粉系统较好地满足了激光熔覆对送粉喷嘴的要求,并且能用来进行多种元素粉末的材料合成。所开发的送粉系统适用于材料表面改性和熔覆3维制造。