中厚钢板小圆孔的高功率CO_2激光切割工艺研究

为解决高功率CO2激光切割广泛用于面板、模板制作的中厚钢板小圆孔时存在的切割质量差的问题,采用Rofin DC025板条CO2激光切割系统,对6mm厚的A3钢板进行了5mm小孔的激光切割工艺研究。系统研究了激光功率、切割速度和氧气压力对切割质量的影响,分析了切割前沿温度分布对切割质量的决定作用。结果表明,当激光功率为1KW、切割速度为1.0m/min、氧气压力为1.2×105Pa时可获得最佳切割效果,解决了中厚钢板小圆孔的高功率CO2激光切割时存在的切割质量差的问题。

大幅面气体激光打孔的实验研究

普通的激光打孔设备是采用固体激光器打小孔(孔径小于1mm),存在单次加工幅面范围小和加工材料厚度有限(材料厚度小于3mm)的缺陷。提出了一种利用大型二氧化碳气体激光加工设备来加工小孔的新型加工方式。实验结果表明,采用这种新型加工方式后,提高了单次加工幅面范围,并且能够在厚度达8mm的钢材上打出孔径等于0.8mm的小孔。此外,打孔的效率也明显提高。

汽车安全气囊气体发生器激光焊接系统与工艺

为开发高强度高密封性的汽车安全气囊气体发生器，研制了高光束质量三折腔横流CO2激光器，实现了TEM00＋TEM01混合模3000W输出。开发了三工位焊接系统，激光时间利用率从单工位焊接系统的40％提高到90．9％。进行了不锈钢汽车安全气囊气体发生器壳体激光焊接工艺研究，研究结果表明，激光密封焊接后不锈钢发生器壳体的水压破坏值达到72．5～75MPa（壳体和焊缝都有开裂现象），焊接强度接近壳体材料强度极限，超过气体发生器壳体密封焊接强度要求的45MPa。在离焊缝10mm远处，实测壳体温升不超过120℃，满足装填产气剂以后对壳体实施焊接的温度要求。

高效率3工位激光焊接系统的控制优化

为了提高高功率CO_2激光加工系统的光束利用效率与加工过程的自动化程度,利用可编程逻辑控制器和运动控制器设计了一套3工位激光自动焊接控制系统。通过进行时序优化,可同时进行金刚石锯片的普齿、斜齿和金刚石钻头的焊接加工。每个工位可独立完成手动调试、手动/自动焊接,并可以按照激光焊接工艺要求,实时进行激光功率调节。结果表明,该系统可以焊接■115mm～■600mm的各种普齿、斜齿锯片,以及■20mm～■250mm的各种金刚石钻头;光束利用率达到95%以上,在同种规格产品加工过程中,生产效率提高了50%,同时,系统具有全面的故障诊断、报警等功能。

石油割缝筛管激光加工设备及工艺

在Profile激光切割机的基础上,研制了一种激光专用套管切割系统,其激光切割设备主要包括:具有连续输出和脉冲以及超脉冲输出功能的OPL3500激光器、光路系统(飞行导光系统与夹紧旋转头A联动)、排热装置和控制部分(西门子数控系统)。所设计的石油管激光切割机专用夹具不仅具备一般夹具系统的支撑功能,而且还具有多重自由度,使得石油管在发生弯曲变形时仍可以加工,确保了套管切割加工的连续性,大大提高了加工效率。

基于轨迹变换法降低激光切割尖角“烧蚀率”的研究

针对常规的氧助激光切割带有尖角(≤30°)图形的中低碳钢板材过程中存在的尖角"烧蚀率"很高的问题,采用Rofin DC025板条CO2激光切割机系统,在优化的激光切割工艺参数的条件下,通过轨迹变换的方法,在3mm厚的A3钢板上切割出多种带有尖角(≤30°)图形。系统研究了激光切割尖角图形的切割轨迹及参数对尖角"烧蚀率"的影响。结果表明,采用圆心在所切割尖角角平分线上,且通过该尖角顶点的圆形切割轨迹可大大降低激光切割尖角"烧蚀率"。且对于不同尖角大小(≤30°)该轨迹圆都存在一个最优补偿半径可把尖角"烧蚀率"控制在10%以内,获得理想的切割效果。

5052铝合金的高功率固体激光自熔拼焊

采用平均功率为2KW的光纤耦合输出Nd:YAG固体激光器,对焊缝长度为1m,厚度为2mm的5052铝合金进行脉冲激光自熔拼焊,分析了激光功率、激光频率、焊接速度、离焦量、入射角、气体保护方式等工艺参数对焊接质量的影响,研制出大幅面激光拼焊的专用夹具。找出了一定厚度的5052铝合金大幅面拼焊的最佳工艺参数。并对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,当激光平均功率为2KW;峰值功率为3.9KW;激光输出方形脉冲频率为260Hz;占空比为45.2%;焊接速度为2m/min:离焦量为-0.6mm;正反而以15°侧吹保护高纯氩气流量为10L/min;透射聚焦透镜焦距为160mm时,焊接接头整体力学性能优良,其拉伸强度达到母材的80%以上。

高功率高光束质量环形凹面镜激光谐振腔

激光谐振腔是激光系统的核心部件，常用球面镜激光谐振腔难以在短增益介质下同时获得高功率和高光束质量的激光输出。为此，我们提出了如图1所示的环形凹面反射镜激光谐振腔，该谐振腔由一个环形凹面反射镜和一个平面输出镜组成。对环形凹面镜曲率半径为15m，腔长为3m，光阑半径为16mm（以10．6μm的CO2激光波长来计算，菲涅耳系数为8．05）的一个环形凹面镜激光谐振腔进行数值模拟，

自动化金刚石钻头激光焊接成套系统及焊接工艺研究

针对金刚石钻头多品种、多规格等特点,开发了自动化金刚石钻头激光焊接成套系统。解决了焊接机械手动作、刀头稳定传送、电机驱动与PLC控制等关键技术,从激光焦点位置参数(偏移量、入射角)、激光功率和焊接速度等方面系统研究了金刚石钻头激光单面焊接工艺。结果表明:对于(?)62 mm和(?)82 mm、基体厚度2 mm的金刚石钻头,激光功率选择1600～1800 W,焊接速度在1.1～1.2 m/min范围内,其焊缝的成形良好,抗弯强度能达到国际MPA标准。