为了研究工艺参量对激光熔覆Ni60涂层裂纹及厚度影响, 采用在45#钢基材表面熔覆Ni60合金粉末的正交试验方法, 分析了影响裂纹产生的工艺参量的主次因素以及影响涂层厚度的主要因素, 并对试验结果进行极差分析, 获取了裂纹最少的最优工艺参量。结果表明, 影响裂纹产生的主次因素为扫描速率＞送粉速率＞激光功率, 裂纹最少的工艺参量为激光功率1400W, 扫描速率4.0mm/s, 送粉速率为1.0r/min, 此时, 在熔覆起始位置出现了一条短裂纹; 对涂层厚度的影响程度主次因素为送粉速率＞扫描速率＞激光功率; 经测量, 熔覆层的硬度是基材的3.3倍, 通过扫描电镜分析, 涂层与基材形成良好的冶金结合, 熔覆层晶粒组织均匀致密。该研究为Ni60合金粉末激光熔覆工程化应用提供了参考。
激光技术 工艺参量 裂纹 厚度 显微硬度 laser technique process parameters crack thickness microhardness
新疆大学机械工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830047
提出了基于控斑技术的机器人曲面激光熔覆轨迹规划方法,以光斑投影面积变化的阈值控制激光输入曲面上的能量密度。通过改变曲面轨迹插补点上激光束投影光斑的几何形态,分析了离焦量与姿态对熔覆质量的影响。实验获得了不同离焦量和姿态下的激光扫描路径,结果表明,在其他工艺参数不变的情况下,离焦量为5 mm时熔覆效果较好;当空间夹角为23.4°时,熔覆层出现裂纹;当空间夹角大于30°时,熔合线附近出现明显的夹杂、空洞;熔覆层的厚度随空间夹角的增大而减小,且总体硬度高于基材。通过光斑面积的变化,校验出轨迹插补点,进而控制姿态变化,实现在激光表面高质量的熔覆。
控斑技术 机器人 曲面 激光熔覆 空间夹角 激光与光电子学进展
2020, 57(17): 171404
新疆大学机械工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830047
在施以超声振动的条件下进行熔覆实验的变搭接率实验,以弥补现有超声振动下激光熔覆实验搭接率选取较为单一的缺陷,并针对低搭接率的熔覆层进行进一步的性能探究。初始搭接率分别设定为33%,50%,66%,观察并比较33%低搭接率熔覆层与其他搭接率熔覆层的宏观样貌,随后在33%低搭接率下进一步进行不施加超声振动的对比实验。将对比实验样件用电火花切割后进行处理,观察2个切割试件的显微金相组织,并测评试件的硬度和耐磨性。结果表明,33%低搭接率下施加超声振动样件的熔覆道宏观样貌会出现波浪状条纹,而50%和66%搭接率下施加超声振动熔覆层宏观形貌平整无波纹。在33%低搭接率下对比添加超声振动与不添加超声振动试件的熔覆层质量,发现不施加超声振动的熔覆效果相对较好。该研究结果对超声振动下熔覆实验的搭接率选取具有一定参考意义。
激光加工 超声振动 搭接率 金相组织 激光与光电子学进展
2019, 56(14): 141402
为了提高材料表面强度和硬度, 在材料的表面采用激光熔覆技术熔覆合金涂层以提高其表面性能。相同的激光功率下采用不同的激光扫描速率在材料表面激光熔覆制备镍基（Ni60）复合涂层, 取得了在基材表面获得理想熔覆层的工艺参量, 并对熔覆层的性能进行了检测。结果表明, 随着激光扫描速率的增加, 表面粗糙度变大, 熔覆层的宽度、高度、基材的熔化深度都有一定程度的降低, 裂纹出现增大趋势, 熔覆层显微硬度高出基材显微硬度约500HV, 激光熔覆技术在一定范围内可以实现对基材的表面硬化。该结果为材料表面强化的研究提供了参考。
激光技术 显微硬度 扫描速率 镍基合金 laser technique micro hardness scanning speed nickel-based alloy
为了在激光熔覆再制造过程中得到更优的激光熔覆顺序选择决策方法, 采用有限元法对平面基材多道激光熔覆传热学模型的温度场瞬态解进行了理论分析, 并利用基于热电偶的测温系统验证了整个数值模拟过程的可靠性。提出了一种评估选择法, 即利用数值模拟来分析和评估基体瞬态温度场, 根据评估准则选择熔覆过程激光扫描顺序的轨迹优化方法。结果表明, 取得单向逐次和评估选择样件的实验硬度数据分别为625.38HV, 620.58HV, 623.34HV, 680.09HV, 673.58HV和683.01HV, 变形均值为0.9722mm和0.6458mm; 评估选择法有最均匀的温度场, 熔池周围有最大的温度梯度, 其能产生较大的熔覆层硬度及较小的组织尺度, 同时测量变形较小。该方法为激光熔覆的顺序选择提供了重要的参考价值。
激光技术 激光熔覆 激光熔覆顺序 评估选择法 温度场 laser technique laser cladding laser cladding sequence evaluation and selection method temperature field
为了解决复杂曲面熔覆过程中路径规划的难题, 采用了基于点云切片法生成熔覆轨迹的算法, 运用逆向技术完成零件的反求, 提取模型的点云数据; 并以切平面与点云带宽平面的交点确定激光束扫描轨迹, 根据等弓高误差法确定加工点, 对路径模拟仿真;然后以45#钢作为试验基材, 在表面熔覆一层铁基粉末, 进行自由曲面零件的激光熔覆路径规划研究。结果表明,使用显微硬度仪测得熔覆层硬度稳定在390HRC, 为基材的1.6倍左右;熔覆层组织均匀、结构致密、无明显气孔及裂纹, 与基材形成了良好的冶金结合。该方法熔覆结果良好, 验证了轨迹规划的可行性。
激光技术 自由曲面 点云切片 轨迹规划 硬度 laser technique free-form surface point cloud slicing trajectory planning microhardness
新疆大学机械工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830047
根据激光熔覆工艺特性,针对曲面零件提出了一种路径规划方法，采用三维扫描仪获取熔覆曲面点云数据,应用点云切片法得到熔覆路径上的点集。利用等弓高得到稀疏化轨迹点集，运用非均匀有理B样条(NURBS)曲面拟合得到加工点的法矢量,并按该方向偏置一定距离得到枪头运动轨迹点。通过熔覆实验并对实验样件作定量分析，发现曲面上的熔覆层质量良好，从而验证了该方法的可靠性和实用性，该研究为其他曲面零件的熔覆再制造修复提供了一定的参考。
激光技术 曲面零件 路径规划 激光熔覆 NURBS曲面 熔覆层
1 南京师范大学 地理科学学院，江苏 南京210046
2 南京师范大学 虚拟地理环境教育部重点实验室，江苏 南京 210046
3 中国地质大学 信息工程学院，湖北 武汉430074
4 武汉中地数码科技有限公司，湖北 武汉430074
光纤光路资源管理是电信网络资源管理的核心，实现光纤光路资源的科学管理是现代通信网络建设的趋势。基于优秀的国产地理信息系统(GIS)平台——MAPGIS设计的光纤光路资源管理系统，有效结合了光纤光路的空间分布特点和地理信息系统在空间信息表达上的优势，不仅实现了对光纤光路的空间及属性数据的动态管理，还可支持图形化的光纤光路配置，便于光纤网络规划和维护，极大地提高了光纤光路资源管理效率。
地理信息系统 光纤光路 资源管理系统 接口 GIS optical path resource management system interface
