激光表面强化与微纳制造技术研究进展

我国激光表面强化技术和表面微纳结构制造技术虽然起步较晚,但近年来发展十分迅速,已在激光与物质瞬态作用基础理论、激光冲击强化、激光表面熔凝、激光表面熔覆、激光表面直写、激光诱导表面微结构等方面取得了重要进展;但是,与对激光技术研究起步更早的国家相比,我国仍然存在缺乏首创工艺技术、激光与物质瞬态作用基础理论研究薄弱等问题,在工业技术应用和装备研制方面也存在一定差距。综述了激光表面强化与微纳制造技术的研究进展。随着微纳结构制造产业的不断发展进步、新合金新材料应用需求的增加以及环保要求的提高,激光表面强化和激光表面微纳结构制造技术会向着效率更高、精度更高、性能更高的方向继续迈进,在实际生产中的应用也将得到进一步的发展。

铝合金激光表面强化的研究进展

综述了铝合金表面激光强化的工艺方法和特点,阐述了铝合金激光表面强化层的组织特征、硬度变化及其耐磨、耐蚀性能,总结了国内外在此研究领域的最新进展.

工模具材料激光表面强化处理应用与发展

介绍了激光表面淬火、激光表面熔覆、激光表面合金化、激光熔凝的特点和在工模具材料上的应用,通过激光强化处理改善了工模具材料表面硬度、耐磨性、抗疲劳等力学性能。最后指出了实际应用中存在的问题及今后需要深入研究的方向。

汽车模具材料表面强化中的激光相变硬化技术的研究与应用

使用不同的激光工艺参数对汽车模具CrMo铸铁、Cr12两种材料表面进行激光相变硬化试验,研究了激光硬化层沿横向和深度方向显微硬度的分布情况以及硬化层的组织结构的变化。结果表明,材料经激光强化处理,表面硬度可大幅提高,同时可以消除表面裂纹,从而有效地提高汽车模具的使用寿命。

铝合金激光表面强化工艺

研究了一种新的铝合金激光表面强化工艺。硬铝合金在经适当的预处理后，选择合适的工艺参数进行激光表面强化处理可使硬化区的硬度由原来的130HV提高到530HV。此外，还系统地研究了工艺参数对硬化区尺寸的影响，工艺参数与硬化区显微硬度的关系，激光硬化区的显微组织变化及化学成分的能谱分析等。该工艺为铝合金的激光表面硬化开辟了一条新途径。

40Cr激光表面强化工艺的研究

为改善40Cr钢表面硬度的不足,采用CO2激光器对40Cr钢表面进行激光表面强化处理。分析了金相组织、显微硬度,得到了约0.7mm的硬化层,表面强化层硬度明显提高。试验结果表明:采用激光表面强化技术可以通过细化晶粒提高材料表面的硬度。

强度空间分布对脉冲激光表面强化的影响

建立了包含脉冲激光强度时空分布、温度相关的材料热物性参数以及多次相变特征在内的脉冲激光表面强化三维有限元模型。温度场和强化区深度分别得到了解析解和试验验证。针对不同脉冲能量级别,研究了强度空间分布形式和光斑几何形状对表面最高温度、强化区深度以及强化区形状等的影响。结果表明,激光强度空间分布是影响强化区的重要因素。为达到理想的强化效果,应根据不同的脉冲能量选择适当的空间分布形式和光斑几何形状。

金属表面的激光强化及强化类别的BP神经网络控制研究

通过试验分析,表明使用不同的激光工作参数,对金属材料进行激光强化处理,可使材料表面产生4种结果,即:未相变硬化、相变硬化、表面微熔及表面熔凝。建立了激光工艺参数与材料表面强化结果之间关系的BP神经网络模型,并应用该模型,对常用于制造农业机械和发动机齿轮、凸轮轴、链轮、曲轴等零件的材料HT300进行激光强化处理试验。结果表明,BP神经网络模型可方便、准确地选择激光工艺参数,控制材料表面强化类别及工作性能。

激光表面强化马氏体不锈钢耐汽蚀性能的研究进展

综述了激光相变硬化、激光表面熔凝、激光表面合金化、激光表面熔覆四种加工方法在马氏体不锈钢上耐气蚀性的研究进展。通过耐汽蚀试验,发现经这四种加工方法处理的马氏体不锈钢耐汽蚀性得到提高,激光熔覆方法处理的试样耐汽蚀性最好。最后对激光表面强化马氏体不锈钢的应用做出了展望。

基于正交试验设计的45钢激光表面强化工艺优化

利用激光表面重熔强化技术对45钢表面进行重熔处理,以显微硬度和磨损率为考察指标,采用正交试验方法考察激光功率、扫描速度、光斑直径和脉宽4个参数对45钢表面综合性能的影响。结果表明:4个参数对45钢表面综合性能的影响作用由主到次的顺序依次为激光功率、光斑直径、扫描速度、脉宽;最优的激光表面强化工艺参数为激光功率650 W,扫描速度100 mm/min,光斑直径4 mm,脉宽2.4 ms。利用硬度测试仪和摩擦磨损试验机,对采用最优的激光表面强化工艺参数制备的试样的显微硬度和磨损率进行测试,结果表明:采用优化参数制备的试样的激光强化层硬度值分布较为均匀,且硬度值也较高,且与优化前试样相比磨损率明显降低;优化前试样磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损、黏着磨损,优化后试样磨损表面仅有一些微小的划痕,耐磨性能明显改善。

70Mn2Mo铸钢热轧辊的激光表面强化

用激光表面强化技术对 70Mn2Mo铸钢热轧辊进行了硬化处理得到细化的马氏体组织 ,硬度由原始组织的 2 0 0～ 30 0HV提高到 92 0HV ,硬化层深度达 0 6mm ,高温回火后 ,硬度及淬硬层仍分别保持在 4 30HV和 0 4mm以上 ,表明其具有良好的抗回火性能。

1Cr18Ni9Ti激光表面强化工艺的研究

为提高奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的硬度,对其表面进行激光表面强化处理,分析了金相组织和显微硬度以及工艺参数对硬度的影响,进行了硬度分布的曲线拟合以及拟合结果的检验。试验结果表明:采用激光表面强化工艺可以获得晶粒细小、硬度高于基体硬度的强化层,最高硬度达224HV;在一定范围内电流越大,硬度越高;扫描速度越慢,硬度越高。

工艺参数对45钢激光表面强化组织与性能的影响

通过改变激光功率和扫描速度等参数,研究其对45钢激光表面强化组织与性能的影响。实验结果表明,单道扫描时,当保持扫描速度v为15mm/s时,增加激光功率P,可增加硬化层的深度,最大深度可达1.5mm以上。另外,P/v比值越大,硬化层深度越大;而当P/v比值保持不变时,硬化层深度随着激光功率的增加而增加,其中激光功率从1.2kW到1.8kW时,硬化层深度值增加较快;当激光功率大于1.8kW后,深度值的增长随功率增加变缓;而且硬化层的硬度都达到700HV以上,远高于基体的硬度。在激光多道搭接扫描时,激光能量的再次输入会导致靠近搭接区的前一道硬化层产生回火软化,其硬度接近基体的硬度。

不锈钢刀具刃口激光表面强化组织性能研究

介绍采用激光强化不锈钢刀具新工艺 ,分析了激光强化后的组织性能 ,结果表明 :激光强化后的刀具刃口硬度提高了 78.5 % ,耐磨性提高了 2 .5倍。

脉冲激光束表面强化20CrMo齿轮材料的性能

传统的渗碳后淬火+低温回火方法处理20Cr Mo齿轮材料会产生较大的应力和变形,将对齿轮的质量产生极为不利的影响。采用脉冲激光束对渗碳后的20Cr Mo合金进行表面强化,并与传统的渗碳后淬火+低温回火的处理方式进行了对比。结果表明:20Cr Mo合金钢在激光熔凝作用下表层产生了致密的硬化层,且激光照射能量越大,硬化层越厚,硬化深度最大可达到0.35 mm;与渗碳后淬火+回火处理的试样相比,激光束照射虽然使表面粗糙度上升,但是表面硬度可提高75%,摩擦系数和磨损量均较低,有效改善了其表面的耐磨性。

孕育铸铁激光表面强化研究

研究了激光表面强化对孕育铸铁组织和性能的影响。结果表明 ,HT30 0零件激光处理后可满足表面硬度、耐磨性等力学性能的要求 。

人工神经网络技术在成形模具表面激光强化中的应用

基于人工神经网络基本理论 ,建立在成形模具表面激光强化中预测材料表面最高温度、强化效果的 BP网络模型。借助于 MATL AB仿真软件中的神经网络工具箱作为开发平台 ,将试验样本数据和经过试验验证的数值计算结果作为补充的样本数据用于 BP网络的训练 ,利用训练好的 BP网络对非线性的样本数据规律进行拟合 ,实现激光加工工艺参数的优化 ,为实际生产和加工提供有效的依据。

球墨铸铁凸轮轴激光表面强化深度的工艺及其影响因素的研究

针对激光表面强化存在深度不够的缺点 。

船用柴油机关键零件激光表面强化技术发展现状及应用策略

简述国内外千瓦级连续激光为能量源的表面淬火、表面熔覆、表面熔凝和表面合金化等激光表面强化技术在强化机理、工艺参数、热力学规律、温度场分析仿真、强化缺陷成因及预防等方面的研究现状和局限性;介绍激光表面强化技术在典型船用柴油机关键零件制造领域的应用实例;分析激光表面强化技术在国内外制造业中的应用及分布特征;根据激光表面强化技术的研究现状和局限性,结合船用柴油机关键零件的特点,提出船用柴油机关键零件激光表面强化技术的研究建议及关键零件制造业激光表面强化技术的发展策略;以部分关键零件为对象,指出其工作部位激光表面强化技术的应用方法。以期为激光表面强化技术在船用柴油机关键零件制造领域的研究深化和应用推广提供指导。

激光表面强化处理高NiCr无限冷硬铸铁轧辊材料研究

利用大功率CO2激光机床对高NiCr无限冷硬铸铁轧辊材料进行激光表面强化处理试验,经过多次调整和优化激光表面强化处理试验工艺,完成高NiCr无限冷硬铸铁轧辊材料的激光表面强化处理试验。经过检验,高NiCr无限冷硬铸铁轧辊材料的激光强化区域没有裂纹,其硬度和金相组织均有所改善,强化效果较明显。