激光间接冲击下钛箔的微成形特性

采用具有高应变率加载特征的激光驱动飞片间接冲击微成形技术对钛箔进行了微成形实验,以解决难成形材料的微塑性成形问题。从飞片完整性、工件贴模性以及厚度减薄率等方面探究了该工艺的成形性能。实验中采用微细电火花和曲面研磨技术制造微模具,材料为AISI 1090模具钢,飞片为20μm的钛箔,成形工件为35μm的钛箔。通过KEYENCE VHX-1000C超景深显微系统对飞片和工件进行了观测和分析,结果显示:飞片具有较好的完整性,能够提供均匀的冲击压力;成形后的工件具有良好的表面质量和贴模性。借助冷镶嵌工艺测量了工件的厚度分布,分析了工件厚度减薄率,其最大值为19.8%,最小值为2%,显示工件的厚度分布比较均匀。研究表明:激光间接冲击微成形技术对于难成形材料具有良好的成形效果并且能有效抑制厚度减薄。

激光透射焊接聚碳酸酯和聚苯醚实验研究

对异种塑料聚碳酸酯和聚苯醚激光透射焊接性能进行了研究,分析了温度属性和相容性对可焊性的影响;采用半导体激光器进行激光透射焊接实验,采用电子万能试验机测定接头拉伸剪切强度,并用响应面法对焊接工艺参数进行实验设计建模与优化;采用三维显微镜对断面形貌进行观测,分析不同扫描速度下接头失效形式。结果表明,在激光功率为6.34 W、扫描速度为40 mm/s、夹紧力为0.39 MPa时,能获得最佳的焊接强度为6.51 MPa,当能量输入密度不同时,上下层材料的熔融结合作用程度和焊接缺陷(烧蚀和气泡)是影响接头力学性能和失效形式的主要因素。利用激光透射焊接技术,可以对异种塑料实现较好的焊接效果。

基于强脉冲激光的Ti/Al冲击点焊实验研究

提出了一种可以实现同种或异种金属材料固态冶金结合的新型激光冲击点焊工艺。实验中,采用Nd∶YAG激光器发出的脉冲激光驱动厚度为30μm的钛箔产生局部塑性变形,并以超高速撞击厚度为100μm的铝板以实现点焊连接。当钛箔的飞行距离分别为0.3、0.6、0.9 mm时,焊点中心的回弹区域面积依次减小,而结合区域面积依次增大。采用冷镶嵌技术制样用来观察焊点的截面特征,发现了沿焊点直径方向振幅和周期变化的波形界面和平直型界面。为研究激光冲击点焊对材料力学性能的影响,应用纳米压痕测试技术测量了垂直于焊接界面方向材料的显微硬度,结果表明焊接界面附近材料的硬度值明显提高。此外,焊接试样的拉伸剪切测试结果表明,当复板和基板发生有效固态冶金结合时其连接强度较高,失效形式通常是焊点边缘破裂。激光冲击点焊为厚度在微米级的异种金属箔板的点焊连结开辟了新途径。