摘要：采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术成形制备316L不锈钢试样,探索了不同激光能量密度对金属增材制造成形质量的影响规律。选取激光功率、扫描间距、扫描速度和铺粉厚度等工艺参数,设计了正交试验,分析了激光能量密度对试件侧表面的表面粗糙度、维氏硬度、致密度、残余应力及表面形貌的影响规律。结果表明,随着激光能量密度的增大,试件侧表面的表面粗糙度与维氏硬度呈现先减小后增大的趋势,致密度和残余应力呈现先增大后减小的趋势,在激光能量密度为70.37 J/mm 3时试件表面质量最佳,即最优工艺参数为激光功率P=190 W,扫描速度v=750 mm/s,铺粉厚度h=0.03 mm,扫描间距d=0.12 mm。

摘要：选区激光熔化(SLM)影响制品性能的工艺参数包括激光功率、扫描速度等,上述因素可统一为激光能量密度(Laser Energy Density,LED)表示,激光能量密度的大小直接决定粉末的熔化状态,并最终影响SLM制品的性能。本文采用真空气雾化制备的GH4169粉末作为原料,设计了激光能量密度不同的对比实验,探讨了激光能量密度对于SLM制品的影响;建立了激光能量输入熔化粉末的计算关系,通过理论计算进一步研究了激光能量密度变化对制品产生影响的机理。研究结果表明:激光能量密度对于SLM成形制品存在影响,对于同种粉末,在一定参数范围内,激光能量密度越大的制品,其密度及硬度相对更高,而对于参数不同,激光能量密度相近的制品,粉末的熔化效果接近,密度及硬度水平相当;SLM工艺的主要影响因素为激光功率,扫描速度及粉末粒度,且激光功率对粉末熔化的影响相对较大,故对于相同成分及粒度粉末的SLM工艺参数优化而言,应当优先确定合适的激光功率,再调整扫描速度。

摘要：为解决聚焦系统因离焦产生的问题,设计了一种薄膜损伤阈值测试的变焦光学系统,通过变焦改变最佳聚焦斑点的尺寸和能量密度的分布,解决了薄膜损伤阈值(LIDT)测试中通过离焦方式的聚焦透镜因激光器能量过高而产生的气爆和“内雕”现象。实验结果表明:所设计的聚焦光学系统,最佳聚焦光斑尺寸可通过变焦调节,随着间距由18.152 mm到6.851 mm,有效聚焦光斑直径由100μm到700μm;光束形态满足高斯分布,激光能量分布符合使用要求,验证了该聚焦光学系统的合理性和有效性,该系统用变焦方式改变焦斑尺寸和能量分布,使最佳聚焦光斑作用于膜系表面,防止在元件内部形成激光损伤,减小薄膜阈值损伤的误判概率,提高了激光损伤阈值测试的准确性,为激光薄膜器件的测试提供了技术支撑。

摘要：钢/碳纤维激光直接连接界面的粘接效果与碳纤维的熔融宽度密切相关，而激光热输入是影响其熔融宽度的主要因素.文中进行了DP780钢/PA66碳纤维激光直接连接试验，基于多层感知机和支持向量机探索了碳纤维熔化宽度的BP神经网络预测模型，并利用AOA算法优化了BP神经网络.同时研究了激光参数中光束扫描速率、离焦量和激光功率对熔化宽度的影响，并计算了激光的能量密度.结果表明，通过AOA算法优化的BP神经网络，其训练集、测试集和验证集的相关系数R分别为0.962 96,0.970 09和0.988 28，表明AOA-BP预测模型具有良好的预测精度和泛化能力.此外，响应曲面的分析结果指出，激光参数对碳纤维熔融宽度的影响权重从大到小依次为光束扫描速率、离焦量和激光功率.离焦量正向的增大可以使激光能量分布更加平缓，扩大光束能量的覆盖范围.

摘要：目的 提高氮化铝陶瓷表面激光金属化层的导电性能。方法 采用正交试验设计方案,使用30 W纳秒光纤激光打标机制备了氮化铝陶瓷表面激光金属化试样,测量了金属层的电阻。通过极差分析和方差分析方法分析了激光工艺参数及其交互作用对氮化铝陶瓷表面激光金属化层电阻值的影响规律。结果 在本研究激光工艺参数及其取值范围内,激光功率对氮化铝表面激光金属化层电阻的影响最为显著,增大激光功率有利于降低氮化铝表面激光金属化层的电阻值。采用优化工艺参数(激光功率30 W、频率30 kHz、扫描速度100mm/s)单次激光扫描制备激光金属化层的电阻为2.25Ω/mm。随着重复扫描次数的增加,功率不同的激光表面金属层的电阻值向相反方向转变:小功率激光表面金属层电阻值随扫描次数增加而迅速减小,大功率激光表面金属层电阻值随扫描次数增加而增大。经10次重复扫描后,激光功率3 W(相应的激光能量密度约为15.3 J/cm^(2))激光金属化层的电阻值低于功率分别为30 W和18.75 W激光金属化层的电阻值。结论 采用30 W激光单次扫描,或者采用3 W激光多次扫描,有利于提高氮化铝表面激光金属化层的导电性。

摘要：为了探究水射流引导激光(WJGL)技术在Inconel 718合金上制造沟槽结构的规律特征,在自行研发的水导激光设备上设计并进行了多组单因素实验,分析了水射流速度和激光能量密度对沟槽结构的深度、宽度以及毛刺尺寸的影响规律。实验结果表明,激光能量密度对沟槽结构尺寸的影响程度要高于水射流速度,在喷嘴孔径固定不变的条件下,激光能量密度和水射流速度对沟槽结构宽度的影响很小。采用孔径为0.5 mm的喷嘴,当水射流速度固定为60 m/s,激光功率密度为40 J/cm~2时,获得最大沟槽平均深度为523μm;当激光能量密度为10 J/cm~2时,获得最窄沟槽平均宽度为403μm;当激光能量密度为40 J/cm~2时,获得最小毛刺平均尺寸为54μm。根据理论分析得出,水导激光技术去除Inconel 718合金的机制是通过激光烧蚀并熔化材料,水射流将熔融物冲刷去除。

摘要：当前,全球制造业正在发生深刻变革,增材制造(3D打印)技术已发展成为提升高性能复杂构件设计与制造能力的关键核心技术之一,在航空航天、生物医疗、能源、交通、国防等领域中的工程应用正不断推进。激光为增材制造技术注入了强大能量,无论是基于送粉方式的激光直接能量沉积(LDED)技术,还是基于铺粉方式的激光粉末床熔融(LPBF)技术,还是基于铺粉方式的激光粉末床熔融(LPBF)技术,均依靠激光器的更新换代及激光能量密度的跃升,实现了增材制造工艺性能及成形性能的提升。

摘要：为了研究在Cr12MoV基体表面上进行单道激光熔覆75%Ni60+25%Wc过程中激光能量密度和粉末面密度对熔覆层宏观形貌影响。设计以送粉电压、激光功率和扫描速度为主要因素的正交实验。以熔覆层的宽度和高度的比值、最大熔覆厚度和稀释率作为检测熔覆层宏观形貌的评价指标,采用直观分析法和方差分析法对实验数据进行处理。实验结果表明:在一定工艺参数范围内,当激光能量密度在(100~300)J/mm^(2)且粉末面密度在(50~150)g/mm^(2)的区间内,激光能量密度与粉末面密度的比值达到(1.5~2.0)之间时,可以得到宏观形貌较好的单道熔覆层;熔覆层的宽高比随着粉末面密度的增大而减小,熔覆层的极限厚度随着粉末面密度的增大而逐渐增大,稀释率随着激光能量密度与粉末面密度的比值增大而减小;通过设定边界条件找寻最佳工艺参数组合:激光功率1500(W),扫描速度3(mm·s^(-1)),送粉电压8(V)。为Cr12MoV冷冲模具修复工艺提供数据参考。

摘要：硅橡胶是一种应用广泛的绝缘材料,对硅橡胶表面进行超疏水改性能够使得其在实际应用场合中变得更为安全可靠。激光加工处理硅橡胶表面能够绿色高效地制备超疏水表面,并使其获得耐腐蚀、抗结冰和自清洁等性能。但在超疏水表面的实际应用中,表面脆弱的疏水结构难以抵御外界的机械磨损。通过改变激光能量密度制备了不同表面微纳复合结构的超疏水硅橡胶表面,设计砂纸磨损测试对超疏水硅橡胶表面的耐磨性进行了研究。样品在承受2.2 kPa的压力下,超疏水表面在2000目的砂纸上进行单次100 mm行程的摩损,在表面失去疏水性后观测其表面形貌的变化。结果表明:持续的磨损破坏了超疏水硅橡胶表面的微纳复合结构,导致其失去疏水性。激光能量密度为15.0 J/cm^(2)制备的超疏水表面能够在12次磨损后保持其疏水性能,而激光能量密度为10.0 J/cm^(2)制备的超疏水表面在7次磨损后就失去了疏水性能,这是由于更大的激光能量密度下在表面构筑了更加致密和均匀的微纳复合结构,呈现出更好的耐磨性。

摘要：为探究激光参数、光声转换层厚度对光声换能器输出声压的影响,本研究通过COMSOL仿真软件建立了光声换能器的物理模型。首先,基于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)和碳纳米管(carbon nanotube, CNT)分别建立CNT、CNT-PDMS转换层模型;其次,改变激光脉冲持续时间和转换层厚度,对转换层输出声压进行测量;最后,对激光脉冲持续时间和转换层厚度所引起换能器输出声压强度的改变进行分析。结果表明,当CNT和CNT-PDMS转换层的厚度均为200μm、激光脉冲持续时间分别在10~30 ns和50 ns左右时,换能器能输出较高声压强度的超声波。仿真结果对光声换能器的研究有一定的指导意义。