飞秒激光切割与微细电阻滑焊组合制备三维金属微结构

提出了一种采用飞秒激光切割结合微细电阻滑焊制备3D金属微结构的工艺方法(微型化双工位金属箔叠层制造法,(Micro-DLOM)),并通过制备具有复杂形状的3D微型腔模具验证了该工艺方法的可行性。首先,以厚度为10μm的0Cr18Ni9不锈钢箔为基材,在110mW的飞秒激光功率、100μm/s的切割速度和0.75μm的切割补偿量下获得二维微结构,并分析了激光功率和切割速度对切割精度的影响;然后,利用微细电阻滑焊对多层二维微结构进行热扩散焊接,通过多层二维微结构的叠加拟合形成具有曲面特征的微型腔,并对焊接区进行了X射线衍射(XRD)分析。分析发现:微细电阻滑焊所产生的热量仅使焊接区主要物相的相对含量发生了变化,而没有使该区域产生新的物相。与UV-LIGA工艺相比,本工艺可以加工具有自由曲面特征的三维微结构,并且单层钢箔越薄,成形精度越高;与飞秒激光分层平面扫描烧蚀工艺相比,本工艺仅需切割每层二维结构的轮廓,提高了成形效率;与微细电火花加工工艺相比,虽然所成形的微型腔表面粗糙度相对较差,但却省去了制备微电极的工艺步骤,并且不存在微电极工作过程中的损耗问题,所以可以加工深宽比不受限制的微模具。     

多脉冲飞秒激光烧蚀金属箔的热电子发射数值分析

通过双温模型(TTM)结合Richardson-Dushman方程对多脉冲飞秒激光烧蚀铜箔的热电子发射以及温度场进行了数值模拟。在模拟的过程中充分考虑了随着飞秒激光脉冲个数的改变,铜箔对飞秒激光的反射率、表面吸收率和表面吸收系数的变化等因素,部分改写了飞秒激光光源项,从而实现了多脉冲飞秒激光烧蚀铜箔的热电子发射和温度场的动态数值模拟。数值模拟发现,随着脉冲个数的增加和脉冲间隔的减小,铜箔表面的反射率和表面吸收系数将明显减小,表面吸收率将明显增大,这一变化对铜箔的电子发射以及多脉冲飞秒激光照射下铜箔的温度场具有重要影响;而随着距铜箔表面深度的增加,这些影响将逐渐减小。     

微型塑料双联齿轮的超声波焊接工艺

利用飞秒激光切割结合微细电阻滑焊制备三维金属微双联直齿轮模腔:在厚度为20μm的0Cr18Ni9不锈钢箔上,在230mW的飞秒激光功率、50μm/s的切割速度和1.5μm的切割补偿量下获得二维微结构;之后在0.22V的焊接电压,20N的焊接力和10ms的放电时间下,利用微细电阻滑焊对多层二维微结构进行热扩散焊接叠加拟合而成具有曲面特征的微型腔。将平均粒径100μm的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)塑料粉末充填入微双联齿轮型腔,在超声波塑料焊接机上设定不同的工艺参数进行成型实验表明,焊接压强为0.2MPa,焊接时间为2.5s,保压时间为0.2s,熔体能快速填充模腔,得到表观形状复制率较好的微塑件。     

基于STM32的细胞换液自动控制系统

为了解决目前在细胞冷冻前细胞换液过程中人工操控难、技术要求高、效率低、成本高等问题,提出了一种基于STM32和μC/OS-Ⅱ的自动控制系统的设计方案。其中,以STM32为主控器,完成步进电机S形加减速脉冲的生成、位移数据的采集和模数转换、与上位机LabVIEW的通信等;控制系统中嵌入μC/OS-Ⅱ实时操作系统以实现多任务运行,简化程序设计,便于扩展。实际的测试证明,该系统具有良好的稳定性和可行性,大大缩短了实验时间,性能指标达到了系统初步的目标要求。     

Fe78Si9B13非晶箔快速微细电阻焊接

使用微型逆变式直流焊机对厚度为30 μm的Fe78Si9B13非晶箔进行快速微细电阻焊接分析,探讨了焊接工艺参数对非晶接头的影响.在焊接时间为2 ms、焊接电压为0.2V、焊接力为56 N时,获得的接头焊接效果良好,无裂纹、缩孔等焊接缺陷.接头平均抗剪强度可达632 MPa,经XRD检测接头仍为非晶态结构,具有实际工程应用价值.通过形核动力学分析,接头冷却速度高达7.9×106K/s,远高于Fe78Si9B13非晶的临界冷却速率,有效防止接头区晶化.