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李海洋   宋建丽   唐彬   石晓蕾   邱焕霞   邓琦林  

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采用有限元法对H13钢基体表面激光熔覆Stellite6钴基粉末的温度场进行了数值模拟。分析了不同功率、扫描速率和光斑半径对单道激光熔覆温度场分布的影响, 得出了最佳工艺参数为: 激光功率1 200 W, 扫描速率200 mm/min, 光斑半径2 mm。模拟了多道搭接温度场分布, 获得了温度梯度以及熔池边缘的冷却速率。结果表明: 多道搭接时, 前一道对后一道有着明显的预热作用; 垂直于扫描方向的温度梯度最大。采用优化的工艺参数进行了激光熔覆钴基合金实验研究, 获得了组织细小、致密且无缺陷的熔覆层。数值模拟结果与实验结果吻合较好。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.571      

周丹   沈义   熊大辉   王爱华   吴旭浩   杨志翔  

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本文采用6 kW光纤激光进行了铁基合金高速激光熔覆试验研究, 探讨了扫描速度和Ni含量对熔覆层宏观质量的影响, 采用金相显微镜表征了高速熔覆层的组织结构特征, 采用MM-U10G型磨损试验机和CS350型电化学工作站分别测定了熔覆层的耐磨性和耐蚀性。结果表明: 通过材料成分和工艺优化, 制备的高速激光熔覆层具有良好的宏观质量, 表面Ra小于12.5 μm, 熔覆层无气孔和裂纹等缺陷。不同扫描速度的激光熔覆层显微组织晶粒随着速度的提升而更加细小, 组织性能更优。扫描速度700 mm/s时的一次枝晶间距约为速度10 mm/s的1/10, 约为速度100 mm/s的1/5。随着Ni含量的增加, 熔覆层的硬度虽有所下降, 但均大于HV570, 耐蚀性均明显优于45钢, 在保证一定硬度的前提下, 熔覆层可达到与304不锈钢相当的耐蚀性。研究成果在泵阀、轴类零件和牌坊等产品的制造和再制造领域具有广泛的应用前景。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.579      

宗学文   刘文杰   徐文博   杨雨蒙   张健  

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采用激光选区熔化(SLM)制备了不同激光能量密度的316L不锈钢块状试样, 利用光学显微镜(OM)和硬度仪等观察和分析316L不锈钢的显微组织与硬度。结果表明: 扫描速度大于激光功率对单道熔池宽度的影响, 其中, 当激光功率固定时, 速度越大, 熔池宽度越小; 当扫描速度固定值时, 激光功率越高, 熔池宽度越大。随着体激光能量密度增加, 相邻的熔道及上下成型层能够较好搭接, 熔池形态均匀稳定, 空隙和微孔等缺陷逐渐消除, 同时熔池断续减少, 熔池宽度逐渐由小变大, 其具体值从40.19 μm增加到108.34 μm, 不同方向的维氏硬度逐渐增大, 其中体激光能量密度在110~120 J·mm-3时, xoy、xoz、yoz面显微硬度达到最优。此外, 激光选区熔化成型316L不锈钢的硬度存在明显的各向异性。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.587      

梁志刚   战金明   师文庆   谢玉萍   黄江   安芬菊  

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为了改善铁基合金自熔性粉末在激光熔覆工艺下所制备涂层的质量。在铁基合金自熔性粉末里加入不同质量配比的单晶硅粉, 并采用Nd:YAG激光加工系统制备不同的铁基合金熔覆涂层。通过检测和测量得到各涂层的宏观图像、显微图像、EDS图谱和硬度。结果表明: Si元素可以有效提高熔覆涂层的硬度, 但过高的Si元素也会造成熔池流动性过大, 无法形成良好的熔覆涂层。当质量配比为20∶1时, 涂层硬度可达66 HRC, 但其涂层厚度不均匀, 与基材结合不够良好; 而当质量配比为40∶1时, 所制备的铁基激光熔覆涂层具有较高硬度, 同时其涂层质量也较为良好。此研究对于钢材激光熔覆铁基合金涂层具有指导意义。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.593      

韩晨阳   孙耀宁   王国建   李昕   贵永亮   张瑞华  

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为了解决不锈钢冷轧辊表层经常出现的疲劳剥落或磨损, 提升不锈钢冷轧辊表层硬度及耐磨性, 在大量实验基础上研究了工艺参数对不锈钢冷轧辊表面激光熔覆层力学性能的影响。采用激光熔覆正交实验对304不锈钢表面进行熔覆, 重点研究了激光功率、扫描速度、送粉速度和搭接率对熔覆层的影响, 取得了304不锈钢表层搭接理想熔覆层的工艺参数, 并对熔覆层的硬度和耐磨性能进行检测。结果表明, 激光功率为1 300 W、扫描速度为11 mm/s、送粉速度为1.4 r/min、搭接率为30%时熔覆层最高硬度高出基材硬度约500.00 HV0.2, 摩擦磨损实验表明熔覆层耐磨性能明显提高, 磨损104次熔覆层失重率仅为0.016 5%。激光熔覆技术在一定范围内可以大幅度提升基材的硬度及耐磨性能, 此实验结果可以为修复不锈钢冷轧辊提供工艺参考。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.598      

郑金辉   门正兴   孟毅   刘建超   王昌飞   马亚鑫   唐越  

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通过国产激光选区熔化成形设备制备了316L不锈钢航空发动机小型超薄叶片以及不同方向压缩试样, 成形主要参数为激光功率380 W, 扫描速度1 200 mm/s, 铺粉厚度40 μm, 扫描间距100 μm。采用三维激光扫描仪、万能拉伸试验机、金相显微镜以及扫描电镜对成形316L不锈钢力学性能、微观组织以及叶片尺寸精度进行了检测。结果显示, 成形叶片表面粗糙度为Ra1.6, 零件总体尺寸偏差值均小于0.25 mm; 叶片基体由鱼鳞状微熔池组成, 内部仍有少量空洞及微裂纹缺陷; 采用棋盘式扫描策略导致垂直与Z轴方向的变换角度对试样力学性能无影响。平行于Z轴试样强度约为垂直与Z轴方向的95%左右, 各向异性主要原因为贯穿微熔池的柱状晶结构。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.605      

梁栩   朱加雷   熊自勤   张岩   赵航   赵帅   王倩  

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基于激光选区烧结(SLS)的增材成形方式, 采用PSB粉末材料, 探究不同工艺参数下制件密度与力学性能和微观组织之间的对应关系。结果表明, 试件拉断力F的大小与制件密度呈大致线性相关, 密度越大, 拉断力F越大, 塑性变形也越好, 组织越致密。但当密度上升到850 kg/m3左右时, 塑性变形反而变低, 制件尺寸精度严重下降, 通过组织结构能明显看出已烧结至熔化。所以, 在过度烧结后, 不能再以密度定义成形质量的好坏。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.610      

吴冬冬   钱远宏   李明亮   焦世坤   宋国华   刘程程  

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增材制造技术具有高效低成本制造优势, 易于实现高可靠高复杂构件成形。本文针对新一代高端装备大型复杂精细钛合金构件的制造需求, 开展激光选区熔化(SLM)/熔化沉积(LMD)复合增材制造TA15钛合金成形研究。研究发现, SLM/LMD成形制备TA15钛合金试样形状规则, 表面平整, 试样内部组织致密, 无微观裂纹、未熔合等缺陷, 复合SLM/LMD成形试样从SLM成形到LMD成形连续变化, 呈现良好的冶金结合; SLM区、LMD区以及界面过渡区均为沿沉积方向生长的β柱状晶, 且不同区域晶内α相均呈现为魏氏组织特征; 复合SLM/LMD成形拉伸试样均断裂于LMD区, 具有优异的综合力学性能。该研究为高性能复杂结构件高效低成本复合制造工程化应用奠定了技术基础。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.615      

魏建锋   武美萍   韩基泰  

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本文以Inconel 718合金(国内牌号: GH4169)为原材料粉末, 运用SLM技术, 在激光工艺参数均相同的情况下, 采用四种不同扫描策略成形多结构特征样件。在光学显微镜及扫描电镜下观察各表面显微形貌, 对不同扫描策略下成形样件进行表面质量分析, 并对成形件上表面和侧表面成形质量影响机制对比分析。结果表明, 蛇形扫描方式成形件上表面质量最好, 各扫描方式成形件上表面质量均优于侧表面, 表面粘粉是影响侧表面粗糙度的主要因素。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.621      

戴红霞   冯晓丽  

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运用激光熔覆工艺在 304不锈钢表面制得钛涂层, 并对其组织结构、厚度、物相成分进行了表征。研究结果表明: 厚度 0.5 mm涂层表面生成的放电孔洞边缘出现了许多熔融物, 还有部分放电孔洞中生成了新的熔融物, 导致有些区域只形成了少量孔洞, 并呈现不规则外形。此时涂层内部形成了致密结构。熔覆时间到达5 min时, 厚度0.5 mm涂层电压发生了快速升高, 涂层持续发生击穿放电过程并保持恒定速率增加, 到达8 min左右时, 电压增长速率保持缓慢上升。采用激光熔覆方法将电解液中的P、Ca元素引入涂层内, 各个厚度涂层表面均存在一定数量的Fe元素。厚度0.1 mm涂层的表面存在NiTi与部分Ti以及不同晶型的TiO2; 厚度0.5 mm涂层内 NiTi 衍射峰强度发生了明显降低, 而 Ti含量显著升高, 形成了更强的TiO2衍射峰。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.626      

李红英  

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选择激光和等离子结合喷涂方法来制备得到Co-Cr3C2涂层, 并对涂层性能进行实验测试分析。研究结果表明: 以等离子喷涂得到涂层和基体之间形成了机械结合状态, 生成了大量空洞与微裂纹结构, 整体组织结构较为疏松; 采用激光/等离子来制得的Co-Cr3C2 涂层形成了致密的内部组织。利用激光/等离子喷涂得到Co-Cr3C2 涂层孔隙率0.86%, 结合强度达到了90.54 MPa; 等离子喷涂制得涂层孔隙率为1.8%, 结合强度40.68 MPa。采用等离子喷涂工艺时, 形成熔融颗粒; 采用激光/等离子喷涂工艺时, 没有形成大尺寸未熔颗粒, 具有细小尺寸的晶粒, 形成了致密的组织结构。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.631      

杨志翔   王爱华   吴文迪   吕威   叶兵   熊大辉  

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目前全长热处理钢轨在使用过程中存在侧磨、压溃、剥离掉块等问题, 为了进一步提高钢轨的使用寿命, 在钢轨表面制备了4种不同深度激光的淬火层, 利用滚动接触疲劳磨损试验机对疲劳磨损性能进行了测试, 并对表面磨损形貌、断面显微组织以及磨损机理进行了分析。结果显示: 原始钢轨试样的硬度只有35 HRC, 磨损以塑性变形和疲劳剥落为主, 表面产生严重的波磨。激光淬火后表面硬度提高到62 HRC以上, 磨损机理只有表层轻微的疲劳剥落。0.7 mm淬火层试样磨损失重减少了50%, 1 mm淬火层试样磨损失重减少了71.5%, 随着淬火层深度增加, 磨损失重减少。当淬火层深度低于0.7 mm时, 淬火层边缘产生严重的接触疲劳裂纹, 只有当淬火层深度达到1 mm时, 才能完全消除宏观裂纹产生。钢轨表面的接触疲劳抗性随着淬火层深度增加而增加。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.636      

张梦樵   戴惠新   郑云昊   方振卫   张湘菊   罗瑞   史天意   王春明  

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针对激光清洗高速列车表面油漆涂层清洗质量难以实时检测这一问题, 研究采用基于色彩空间转换技术的视觉检测识别技术。利用高速电耦合元件进行实时彩色图像采集, 采用色彩空间转换技术将原有图像从RGB空间转换到HSV空间, 针对不同涂层设定阈值进行清洗状态检测, 判断不同清洗状态, 实现高速列车激光除漆的实时检测。结果表明, 基于色彩空间转换的视觉检测技术, 可以实现对不同漆层的实时质量检测, 满足实时检测需求。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.644      

陈翊坤   陆安进   付宁宁   周禄军   王春明  

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针对航空发动机零件修理中表面清洗的工艺需求, 研究了纳秒和飞秒激光清洗航空用油滤的效果。研究了激光功率、扫描频率和线间距对加工效果的影响。结果表明纳秒激光主要的问题是能量过大引起的滤网烧蚀现象。需要控制能量的输入, 避免对金属滤网产生烧损, 最佳工艺参数为20 W, 5 000 mm/s, 400 ns; 飞秒激光的主要问题是能量不足导致清洗不够彻底, 同时飞秒激光的高峰值功率特性会导致滤网金属丝表面出现细小的冲击坑, 对于金属滤网的物理性能存在影响, 需要适当保证高能量输入, 同时避免对金属滤网造成过大的冲击以免损伤滤网丝, 最佳工艺参数10 W, 7 000 mm/s, 350 fs, 获得的丝径均值为0.053 mm。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.649      

姜沐晖   王超   于晓东   王传洋   陈再良  

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激光透射焊接过程产生的热集中现象会导致焊件接头处产生不利于结构刚度和承载能力的残余应力, 为有效减少焊接残余应力提高焊接强度, 本文对聚碳酸酯PC/铜/PC进行焊接实验。利用小孔法测量焊接件焊缝中心位置的残余应力, 通过建立响应曲面实验研究焊接功率、焊接速度、铜膜的宽度对焊接强度和残余应力以及焊缝形貌的影响, 计算得到拟合方程并对工艺参数进行优化并获得了最佳工艺参数。实验结果表明, 激光功率和焊接速度对焊接残余应力有显著影响, 铜膜的宽度对残余应力的影响较小。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.657      

常彦博   郭亮   张庆茂   张鑫   吕启涛   左涵宇  

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汽车制造时将钢/铝合金结合起来使用, 能够实现车身强度不降低的前提下, 极大地减轻车身的质量, 以实现节能减排的目的。选取100 mm×50 mm×1.5 mm的DC01冷轧钢板和相同尺寸的6010铝合金进行光纤激光搭接焊接试验。试验发现, 当激光功率P=1 900 W, 焊接速度v=45 mm/s, 离焦量f=-3 mm时获得的焊接接头剪切强度达到最大值100.21 MPa。随后在搭接面添加0.2 mm的Cu中间层后, 实验结果表明, 添加Cu中间层后接头强度提升到144.91 MPa, 焊缝中心硬度显著提高。金相显微镜观察表明, 添加Cu中间层可以增大焊缝深宽比, 同时细化晶粒。XRD结果表明, 添加中间层后有新物相生成, 主要为Al-Cu系化合物。EDS线扫描结果发现, 添加中间层后金属间化合物层由40 μm降低至20 μm。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.665      

陈伟光  

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本文结合机械自动化和视觉激光器的优点, 对视觉激光器金属板材焊接系统及其应用进行了研究, 系统配置高分辨率相机、高性能CCS光源, 能够实时对高精度图像进行采集; 利用迭代重加权最小二乘法、累计概率Hough变换等图像处理算法, 对半导体激光器、非球面透镜边缘直线进行快速拟合, 实现自动对准。在PPHT算法对灰度随机分布低对比度俯视图失效时, 提出求导寻点法, 实现了非球面透镜和半导体激光器边缘直线特征点的提取, 并完成了直线拟合。系统采集的图像像素精度属于亚微米级别, 整个对准过程在0.5 s可完成, 大幅提高了产品的成品率和生产效率。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.672      

王超   姜沐晖   王传洋  

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针对耐高温聚合物聚芳砜难焊接的缺点, 文中提出了在吸收层聚芳砜表面开槽并填充低熔点锌粉作为吸收剂的激光透射焊接方法。系统开展锌粉吸收剂含量、激光功率及焊接速度对焊接质量的影响研究, 采用响应曲面法设计三因素五水平的旋转中心复合法实验方案, 建立了焊接强度和焊缝宽度的数学关系模型, 并根据不同优化目标分别取得了合适的最佳工艺参数组合。通过观察焊缝断面宏观形貌, 分析了不同锌粉吸收剂含量对焊接质量的影响, 结果表明随着锌粉吸收剂含量的增大, 焊接强度先增大后减小, 焊缝宽度增大。当激光功率P=22.53 W, 焊接速度V=3.72 mm/s, 锌粉吸收剂含量为30×1×0.1 mm, 获得最大焊接强度和最小焊缝宽度。当激光功率P=20.64 W, 焊接速度V=4.89 mm/s, 锌粉吸收剂含量为30 mm×1.089 mm×0.1 mm, 获得最小激光功率、最大焊接速度和最大焊接强度。

应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.677      

曹万里   胡俊  

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针对碳纤维增强塑料激光加工盲孔中存在的严重底部凹陷现象, 采用皮秒脉冲激光对不同激光扫描速度进行了盲孔加工实验, 并用Comsol软件进行了数值模拟, 研究了分段变速和线性变速的扫描速度策略对盲孔加工深度、热影响区和底部微观形貌的影响。结果表明, 采用变速度扫描策略可以使热在材料上更加均匀, 从而削弱盲孔内圈底部的凹面效应。此外, 变速度扫描路径策略可以减少盲孔的纤维断裂和树脂残留, 提高结构的物理性能。当扫描速度函数为线性函数时, 盲孔底面凹陷效应减弱明显, 可在达到盲孔加工深度以及较小的热影响区和孔锥度角前提下凹陷程度最小的盲孔底面。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.685      

李元成   蔡敏   毛忠   张伟   张晓兵   梁恒亮  

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为提高碳纤维增强树脂基复材(CFRP)加工质量和效率, 本文采用波长1 064 nm的Nd: YAG激光器对CFRP平板试样进行切割试验, 利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等仪器对加工后组织的显微形貌、元素成分进行了测试。结果表明, CFRP经激光加工后存在热变形、微孔洞、微裂纹等多种热损伤形式, 与母材相比热影响区内材料发生了脱氧碳化, 未发生氮化。激光切割质量与激光加工参数密切相关, 调节工艺参数可抑制但无法彻底消除热致损伤, 获得了激光高质量切割CFRP的工艺窗口: 脉冲宽度τ≤0.3 ms、脉冲频率f ≤30 Hz, 吹气压力Pa≥0.7 MPa, 扫描速度v≥100 mm/min, 激光功率P≤150 W。最后采用优化的工艺参数组合, 在保证切割效率的前提下, 获得了平均热影响区深度小于120 μm的切缝。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.691      

赵鑫   李志永   黄朝霞   柴明霞   张杰翔  

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为提高高速飞行器尾翼的加工效率, 以4 mm厚的Q235钢板为切割对象, 采用大功率激光切割工艺来代替传统的电火花线切割工艺, 在不同参数组合下开展了尾翼激光切割加工试验。重点研究了激光切割速度v、氧气辅助气压P等关键工艺参数对尾翼表面粗糙度和侧面垂直度的影响规律。结果表明: 在其他试验条件不变的情况下, 当切割速度为2.0 m/min, 氧气辅助气压为0.5 bar时, 切割表面形貌较好, 表面粗糙度最低可达到0.920 μm, 无显微裂纹, 其侧面垂直度最小为0.031 mm/4 mm, 小于0.1 mm/4 mm, 满足其加工技术要求。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.697      

陈媛   张玲玲   陈保国   李国旗   张瑄珺   王健超   陈维   宋波   李昊   张增焕  

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激光直接零部件标识(Laser Direct Part Marking)技术是一种在工业环境中证实可行,可实现高度自动化且绿色环保的标识技术,已经成为工业产品追溯中产品标识的首选手段。本文基于控制灵活、激光参数调节范围更大的MOPA(MOPA, 主控振荡器的功率放大器)激光标识设备, 按照ISO/IEC TR 29158条码技术标准, 开展激光加工参数(如激光峰值功率、激光单脉冲能量、激光功率、填充间隔、扫描速度等)对激光直接标识(Direct Marking, DM)码质量(如条码等级、对比度、打印伸缩等)影响的研究。通过优化激光加工参数, 实现了在AL2024材料表面标识高质量DM码的激光标识工艺。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.703      

常尚文   晏太红   郑卫芳   王春明   胡崇镜   邹树梁  

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针对乏燃料后处理首端解体的需求, 研究了采用光纤激光器对Al2O3陶瓷/不锈钢组件进行激光切割的工艺、重铸层表面微观形貌及晶体结构。采用多组单因素实验, 对比研究了激光功率、离焦量、切割速度对切割质量的影响规律, 在本研究中最佳工艺参数为激光功率2.4 kW、切割速度0.8 m/min、离焦量-9 mm、氮气辅助气压10 Bar。通过SEM观察了切割后陶瓷体重铸层表面及横截面微观形貌, 发现了重铸层内结构缺陷及其与基材之间微观组织形态与尺寸的差异, 并分析了重铸层微观组织的形成机理。本研究有助于激光解体技术在乏燃料后处理上应用的推广。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.711      

汪于涛   王丽   骆公序   袁山山   沈佳骏  

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利用紫外皮秒激光器对单晶硅材料进行切割实验研究, 探讨不同激光能量密度、光斑重合度、切缝宽度及切割次数对切缝表面形貌和切割深度的影响。通过不同单脉冲能量的打孔实验测得在波长355 nm、脉宽12 ps的情况下, 单晶硅的损伤阈值为3.22 J/cm2, 并对最佳能量密度进行测试。实验结果表明, 激光能量密度为2～4 倍的损伤阈值、光斑重合度为50%～60%时可以获得良好的切缝效果且热影响区最小达到1.01 μm。切缝的最大切割深度由切缝宽度决定, 与切割次数无关, 实验测得的最大宽深比约为1∶5。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.718      

张松泓   徐颖若  

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本文基于2198铝锂合金, 通过正交试验, 对固体脉冲NDYAG激光切割2198铝锂合金的工艺进行了研究, 选取切割速度、激光功率、焦点位置、氮气压力等有代表性参数进行单因素试验, 得出辅助气压1.65 MPa、离焦量-1.55 mm、切割速度3.2 m/min、激光功率1 005 W为连续激光模式下的优化参数。选取五因素四水平进行正交试验, 分析脉冲频率、切割速度、辅助气体压力、占空比对切割质量的影响, 正交试验表明, 对于表面粗糙度而言, 最佳工艺条件为: 速度为2.0 m/min、切割频率为155 Hz、占空比为82%、氮气压力为1.85 MPa; 对于挂渣高度来说, 最佳工艺条件为: 速度为2.0 m/min、切割频率为205 Hz、占空比为87%。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.724      

邵琰杰   陈扬枝   谢雄敦   肖小平  

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本文采用纳秒脉冲激光铣削方法对尺寸小于1 000 μm, 特征尺寸小于100 μm的微锥体进行加工, 激光铣削过程中脉冲激光与材料相互作用复杂, 因此加工结果难以预测。本文首次以微圆锥的形状误差为预测目标, 包括锥角误差(ATα)、直径误差(TDS)和对称性误差(ES), 首先采用正交试验对显著影响加工结果的参数进行选择, 然后利用采用不敏感损失函数的支持向量回归机(ε-SVR)建立激光微烧蚀加工预测模型, 并且根据参数对预测结果的影响对参数进行择优选取, 实验结果表明, 较优参数的ε-SVR模型预测得到ATα=3.8°, TDS=5.35 μm, ES=1.15 μm。因此, ε-SVR适用于激光铣削加工微锥的误差预测, 并对激光铣削加工其他微三维结构提供了参考。

应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.730      

彭浩   邹锋   覃贝伦   姚雨辰  

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由于高功率半导体激光器具有能量转换效率高、稳定性好、工作寿命长、体积小等优异的特性, 已经被广泛地用于固态激光器泵浦源、金属表面改性、焊接加工等领域。本文对传统的单光栅光谱合束结构进行改进, 提出并设计了一种基于平行光栅-反射镜对结构的光谱合束系统。通过后置一个与透射光栅平行的全反镜让合束光束两次透过光栅进行衍射, 实现了合束单元间光谱间隔的压缩。搭建了半导体激光器外腔光谱合束实验平台, 将单光栅合束结构与平行光栅-反射镜对合束结构二者的输出光谱进行对比。在相同系统参数的情况下, 一个3管阵列与一个5管阵列在单光栅光谱合束结构下的光谱间隔分别为4.36 nm与4.69 nm, 而同样的阵列在平行光栅反射镜对的结构下测量的光谱间隔分别为2.15 nm与2.35 nm, 验证了平行光栅与反射镜对的结构相较于传统结构能够实现光谱间隔压缩一半, 可以在相同输出谱线宽度的范围内成倍增加发射单元的数量, 大大提高输出功率密度。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.735      

田亚玲   李创社   张朝阳  

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基于注入电流和工作温度的微小变化会引起半导体激光器输出光功率和光谱特性显著改变的特性, 研制了一种高稳定性半导体激光器控制电源。该电源利用场效应管和运算放大器组成恒流源为激光器提供高精度和高稳定的输入电流; 对感温电流源AD590或负温度系数热敏电阻采集的实时工作温度与预设温度的偏差进行比例积分微分运算, 控制半导体制冷器实现半导体激光器工作温度长期稳定。测试结果表明, 该电源输出电流0 mA～200 mA连续可调、电流精度0.01 mA, 0 ℃～50 ℃内温度控制精度±0.01 ℃, 长期稳定度10-5量级, 具有实时调节性能好、成本低、易实现等特点。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.740      

单宝琛   陈晔   郑宾   赵燕飞   贾广福  

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为解决激光超声技术对现代工业中零部件缺陷的快速分析、检测的问题, 本文经多次试验提取了不同缺陷深度下超声表面波信号, 并对信号进行截取、去噪、平滑等预处理; 通过HHT对预处理后反射回波信号的计算分析, 获取不同缺陷深度的反射回波的各阶IMF以及Hilbert能量谱和Hilbert边际谱, 并从中对信号的时频域特征信息进行提取分析。结果表明: 缺陷的加深使得相邻波峰波谷的最大倾斜率逐渐减小, 信号的IMF2分量的中心频率及能量随之呈增长趋势, 信号低频部分能量呈指数增长, 对总能量贡献率增大, 信号的幅频波动变得平稳, 收敛频率减小, 信号的幅频收敛性变得更好。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.745      

白晨   刘少坤   邓承继   尹玉成   魏耀武   戴能利  

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本文提出了一种测量固体材料高温热膨胀系数的新方法(激光位移法), 该方法在样品两端装置高精度激光位移传感器, 利用激光作用在样品端面后散射返回, 经过光学传输与变换进入传感器, 从而实时测量固态材料在长度方向上随温度变化的位移, 得到固态材料随温度引起的长度变化, 测量精度达到1 μm。利用该方法, 对金属铝棒、耐火材料和硼硅酸盐玻璃进行了测试验证, 将结果与按照国标GB/T 7320-2018测量的热膨胀系数进行比较, 结果表明其准确度和重复性较好, 证明了这种方法的可行性。相对于传统方法, 该测量方法无需接触样品, 结构简单, 操作简便, 误差引入因素少, 具有高精度、免维护, 可重复性好和抗干扰能力强的优势。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.751      

李小婷   朱宝华   赵曙明  

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有机发光显示屏(Organic Light Emitting Display, 简称OLED)是一种具有诸多优点的显示器, 目前被广泛应用于电子设备中, 但其使用寿命极易受水汽及氧气的影响。采用激光封装能有效解决这一问题, 但玻璃焊接存在裂纹、气孔等缺陷。本文采用大族激光完全自主研发的WFD100焊接系统, 借助测温仪研究了激光功率对焊缝形貌及焊接过程中温度变化的影响。结果表明: 在合适的热输入工艺参数下, 能获得成型良好的接头形貌, 随着激光功率的增大, 接头出现裂纹缺陷。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.757      

陈聪   杨帆   范立成   许路佳  

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白内障是致盲率最高的眼科疾病之一, 手工手术治疗白内障成功率及术中术后效果难以保证。飞秒激光具有极高的峰值功率, 热影响小, 切割精度高, 非常适用于眼科手术。本文以二向色镜为基础, 合理布局光路, 组合高分辨光学成像系统(CCD)、光学相干层析成像系统(OCT)、激光切割运动平台, 完成飞秒激光辅助白内障手术系统的设计, 并在CCD图像和OCT图像的联合导航下完成样品指定位置、指定深度的轨迹切割, 为后续生物组织切割实验打下基础。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.763      

曾颖   罗益金   占魁  

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目的: 观察超脉冲CO2激光治疗睑缘色素痣的疗效。方法: 麻醉成功后用功率1～2 W的超脉冲CO2激光非接触式照射病灶直至将肉眼可见的色素组织完全清除。灰线处病灶的处理原则为保证色素完全去除的前提下尽量使病变处灰线和病灶两端正常的灰线相融合呼应。如色素累及睑结膜则先处理灰线外侧病灶再处理睑结膜色素。术后给予氯霉素滴眼液滴眼直至伤口愈合。结果: 64例患者78个病灶完成随访; 优: 32个(41%); 良: 28个(35.9%); 中: 12个(15.4%); 差: 6个(7.7%)。结论: CO2激光治疗睑缘色素痣, 治疗精准, 可在去除靶组织的同时塑造眼睑形态, 手术操作简单, 损伤小, 伤口愈合快, 感染发生率低, 术后眼睑形态良好, 美容效果佳, 是一种值得推荐的治疗方法。

       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.768      

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       PDF全文        应用激光, 2020年第40卷第4期 pp.1