TEM01*模式输出高功率CO2激光器红外耦合窗热形变半解析方法

为解决高功率CO2激光器高反膜红外耦合窗吸收谐振腔内激光能量产生热效应问题,通过对红外耦合窗镀膜参数和工作特性分析,建立了红外耦合窗的热模型.对热传导方程及其边界条件利用半解析热分析方法得出TEM01*(TEM01+TEM10)模式的CO2激光器红外耦合窗的温度场和热形变计算式,并且对影响红外耦合窗内温度分布的因素进行分析和讨论,发现热模型更符合实际激光器系统,而且TEM01*(TEM01+TEM10)模式在工业领域的应用很广泛,因此对此模式的研究具有重要的实际意义.

船用钢板的高功率CO_2激光焊接

激光作为高能束和洁净热源在焊接中得到了越来越广泛的应用。船舶制造中的激光焊接技术也正得到广泛的研究并开始应用。利用15kW级CO2激光对国产船用板CCS-B、SUS304、A36以及CCS-A进行了对接接头和T形接头的激光焊接研究。在多种板厚条件下获得了良好的激光填丝和激光电弧复合焊接接头。通过宏观和显微金相分析比较CCS-B激光填丝焊和激光电弧复合焊接头焊缝截面形状和组织。通过成分分析,观察了在三种不同高功率激光焊方法(纯激光、激光填丝和激光复合)下焊缝中主要化学成分的含量变化。通过硬度测量、拉伸和弯曲试验测试分析了接头力学性能。

高功率CO_2激光器高反膜红外耦合窗热形变的半解析方法的研究

为了有效地解决高功率CO2 激光器高反膜红外耦合窗吸收谐振腔内激光能量产生热效应问题 ,通过对红外耦合窗镀膜参数和工作特性分析 ,建立了红外耦合窗热模型。基于热传导方程和边界条件 ,利用半解析热分析方法得出当CO2 激光器具有理想的TEMoo模式输出时红外耦合窗的温度场和热形变的计算表达式 ,同时对影响红外耦合窗温度场分布的各种因素进行了讨论。研究结果与以往将谐振腔内振荡激光做均匀光强处理作了对比 ,不仅热模型更符合激光器系统 ,而且计算出温度场分布也更加准确。研究方法和结论还可以应用到其它具有轴对称性激光束模式产生的温度场。

高功率CO_2激光器输出窗热效应的研究

高功率CO2 激光器输出窗不可避免地要吸收谐振腔的激光能量 ,在其内部产生非均匀温度场的分布 ,并引起输出窗发生热形变。输出窗的热效应改变了CO2 激光器谐振腔的品质因数 ,影响激光器的稳定性和输出光束的质量。对于输出窗准确的温度场和热形变场研究是解决热透镜效应的关键。利用半解析方法对CO2 激光器在TEM0 0 工作模式下 ,输出窗的温度场及热形变量场进行研究。研究方法和所得结论具有普适性 ,可以应用到其它具有轴对称性热模型产生的温度场、热形变分析工作中。

不同熔透状态下高功率CO_2激光堆焊光致等离子体特征分析

提出了一种适用于高功率CO2激光焊缝熔透状态的在线监测方法,设计了不同熔透状态的高功率CO2激光堆焊焊接试验,采用高速摄影技术获取焊接过程中连续变化的光致等离子体图像,编程实现基于最大类间方差的图像分割,计算了光致等离子的高度、底部宽度和面积,得到了特征参数的概率密度分布图和变异系数,并分析了光致等离子体面积的频谱特征.结果表明:在焊缝未熔透时,光致等离子体的高度和面积均显著大于熔透状态时;焊缝未熔透状态的光致等离子体的面积波动频率约为400 Hz.

高功率CO_2激光焊中He-Ar侧吹气体组分研究

在高功率CO2激光深熔焊中,光致等离子体的抑制是保证熔深、稳定焊接过程的关键技术之一。常用的抑制方法是侧吹氦气,而采用氦氩混合气体可降低生产成本,特别是当氦气含量高于50%时。本文采用氦氩比为4∶6的混合气体,对12mm厚船用E级钢板进行高功率CO2激光焊接,通过工艺参数优化实现了稳定的焊接过程,全熔透焊缝的质量达到船级社标准。采用流体力学方法建立了高功率CO2激光焊光致等离子体的物理数学模型,分析了氦氩混合气体侧吹时的等离子体特性及对激光能量的影响。

高功率横流CO_2激光器集散控制系统的研究

本文研究了一种用于高功率横流CO2激光器的集散控制系统,该系统兼具监测、控制、报警、保护四大功能。同时该系统在对激光器最重要的参量输出激光功率的检测研究方面,有其重要进展,该系统研制了一种新型的国内尚未解决的尾镜取样功率检测法,该检测方法线性度好,可实现对激光功率的实时检测又不影响激光输出。

高功率横流CO_2激光器虚拟样机系统的应用

高功率横流CO2 激光器设计过程中光、机、电等制造信息难于集成,在对比分析传统设计模式与现代设计模式的基础上,提出将虚拟样机技术应用于高功率横流CO2 激光器设计,以虚拟样机为平台集成制造信息。在开发高功率横流CO2 激光器虚拟样机系统后,对比了采用虚拟样机技术前、后产品的主要性能指标。

基于虚拟样机的高功率横流CO_2激光器制造信息集成系统

通过对虚拟样机及虚拟样机技术概念的分析,结合高功率激光加工成套设备制造信息化集成系统的开发实践,给出了面向信息集成的虚拟样机及虚拟样机技术的定义。同时,分析了基于虚拟样机的高功率横流CO2激光器制造信息集成系统的构成、开发过程及其中若干关键技术。

ANSYS在高功率横流CO_2激光器流道温度场分析中的应用

本文采用有限元方法建立了高功率横流CO2激光器流道温度场数学模型,利用ANSYS再现了激光器稳定工作状态下流道温度场分布,提供了测定流道内部温度的新途径。

7kW轴快流CO_2激光器的热平衡分析及换热器设计

为了解决高功率轴快流CO_2激光器设计中的主要问题——清除激活区热量,采用对流冷却的方法,分析了高功率轴快流CO_2激光器的内部循环热交换过程,建立了热量的平衡方程;同时针对高功率激光器热负荷量大、总体结构受限、风机特定的工作特点,分析比较各类换热器的换热特性并最终选择结构紧凑、换热系数高、流阻小的矩形翅片圆管束换热器作为激光器的散热部件,最后针对研制中的7kW轴快流CO_2激光器进行了换热器的设计和换热计算,得到可以实现37.4kW的换热量的结果。结果表明,选用的换热器能满足所设计的轴快流CO_2激光器的换热要求。

高功率CO_2激光钎焊金刚石颗粒

采用高功率横流CO2激光扫描钎料合金与金刚石颗粒。研究了激光工艺参数对钎焊层结合性能及金刚石热损伤的影响,分析了钎焊层与金刚石结合机制及金刚石颗粒在激光作用下的热损伤机制。研究结果表明,激光功率和扫描速度是影响金刚石热损伤及表面浸润的主要因素。在氩气保护下,粉末厚度为0.5 mm,激光光斑直径3 mm,功率为800 W,扫描速度为8.39 mm/s时,可获得金刚石颗粒、钎料合金、金属基体三者具有最佳结合性能的钎焊层。合金粉末对金刚石颗粒浸润良好,并发生冶金化学反应,生成TiC和SiC。当激光输入能量太高时,金刚石颗粒开始与外界的氧发生氧化反应,在自由能方程中的气体分压下,金刚石一直氧化,直到与氧化物处于平衡状态。这一过程表现为金刚石颗粒石墨化,逐步氧化烧损变成气体。

高功率CO_2激光器高反膜耦合窗热效应研究

为解决CO2激光器高反膜耦合窗在腔内高功率激光作用下产生的热效应问题,对耦合窗的温度场和热形变场进行了理论分析研究。通过谐振腔工作状态分析,首次提出了腔内振荡激光具有混合模式分布的表达式,并利用半解析热分析方法得出了在混合模式下耦合窗产生的温度场和热形变场的一般表达式,同时与将腔内激光分布作均匀分布、高斯分布假设下耦合窗的情况作了对比分析。研究结果,当腔内谐振功率为3800W、腔内激光混合模式分布时,耦合窗内表面中心最大热形变量约为0.91μm,作均匀分布、高斯分布假设分别造成最大热形变量偏小20.88%,偏大78.02%。

高功率横流CO2激光横模随时间变化的测量

用激光光束分析仪实时在线测量了一台连续运转的高功率横流CO2激光器的激光横模,获得了较为完整的激光横模随时间的变化关系.测量结果表明,激光输出由两个分离的、非对称的高阶横模叠加组成("双模"),两横模中心相距约8 mm.形成"双模"的原因是串接式谐振腔的前腔和后腔两者的中心轴线不重合以及阴极铜管形变.横模随激光器运行时间的延长而逐步蜕化,呈更高阶和复杂化趋向.初步分析表明,横模的时间变化主要与激光器连续运转过程中腔内气体组分发生的变化有关.

激光焊接工艺参数对稀土镁合金焊缝成形的影响

采用高功率CO2激光对NZ30K稀土镁合金厚板进行焊接工艺性研究。探讨了激光功率、焊接速度、激光离焦量、侧吹气体流量、背面保护气体流量等焊接工艺参数对焊缝成形的影响。试验结果表明,在单道熔透的情况下,上述焊接工艺参数对焊缝成形均有影响,其中激光功率和焊接速度的影响最明显,焊缝背面熔宽受到焊接工艺参数的影响最大。在合适的激光焊接工艺下,得到了稀土镁合金NZ30K厚板成形良好的焊缝。

高功率轴快流CO_2激光器气体循环系统的研究进展

为将高功率轴快流CO_2激光器放电过程中产生的大量热量带走,保持放电区气体温度接近常温,更利于激光器稳定运行,对于气体循环系统的优化设计至关重要。先就其气体循环系统组成及重要性进行阐述,后对其各个组成方面的研究发展进行综述,并对已有的模型建立以及数值模拟的发展进行综述,并运用计算流体动力学方法对气体流场进行数值模拟,通过对模拟结果分析得到对气体循环系统进行优化设计的方向,最后对课题组已经进行的一些工作进行阐述。

中外合资 强强联合 武汉光谷激光实现跨越发展

一、企业概况 武汉光谷激光技术股份有限公司成立于2005年3月，由武汉团结激光集团和武汉东湖开发区高科国有控股集团公司等5家股东共同发起组建．注册资本9000万元。公司下设高功率CO2激光器、高功率激光成套设备、激光加工中心三大产业集团。公司生产的高功率激光切割、焊接机五大系列19种型号产品，在国内市场占有率达55％．高功率激光热处理、熔覆成套设备三大系列14种型号产品，

基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ射线源(Ⅰ)产生MeV量级γ光子的数值计算

提出在筹建的上海同步辐射装置上建造一条MeV量级γ射线束及应用站 ,采用 μm波长的红外 (或远红外 )激光与储存环中 3 .5GeV电子束进行康普顿背散射 ,从而获得能区为 1— 2 5MeV的康普顿背散射γ光子束 ,该光子束具有高强度、高极化度 (线和圆极化 )、准单色、方向性好的优点 ,可以广泛地应用于核物理和核天体物理基础研究及相关的应用研究领域 .介绍了康普顿背散射的基本原理 ,并结合储存环参数给出了光子束性能的数值计算结果 .