红外与激光工程
2023, 52(3): 20220436
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
2 上海电气集团股份有限公司, 上海 200336
3 上海探真激光技术有限公司, 上海 200093
4 上海航天精密机械研究所, 上海 201600
17-4PH不锈钢应用十分广泛。采用激光选区熔化成形(Selective Laser Melting, SLM)技术可以无需磨具直接制备形状十分复杂的高性能金属零件。系统地研究了工艺参数对SLM成形17-4PH不锈钢的相对密度、尺寸精度和表面粗糙度的影响。结果表明: 扫描速度对以上参数的影响很大。随着扫描速度的增加, 相对密度先增加后减少, 尺寸偏差减少。随激光功率增加和层厚减小, 其相对密度和尺寸偏差均增大, 扫描间距的影响不明显。当扫描间距较小时, 随扫描速度增加, 表面粗糙度先增加后减小; 当扫描间距较大时, 随扫描速度增加, 表面粗糙度先减小后趋于稳定。优化的工艺参数下, Ra可以小于10 mm。
激光选区熔化成形 不锈钢 尺寸精度 表面粗糙度 致密度 selective laser melting stainless steel dimensional accuracy surface roughness density
1 重庆理工大学机械工程学院, 重庆 400054
2 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 310027
以聚苯乙烯粉末为实验材料,以尺寸精度作为评价指标,研究了激光功率、扫描间距、单层厚度、扫描速度及它们的交互作用对选择性激光烧结制件成型精度的影响,通过响应面法建立了工艺参数与尺寸精度之间的数学模型,得出了最优的工艺参数。研究结果表明,尺寸偏差率随激光功率与扫描速度的增大而减小,随单层厚度的增大先增大后减小,随扫描间距的增大而增大;激光功率和单层厚度及扫描间距和单层厚度的交互作用对尺寸偏差率影响较显著;响应面预测值与实际值最大误差低于7%。
激光技术 选择性激光烧结 响应面法 尺寸精度 聚苯乙烯粉末
1 昆明理工大学材料科学与工程学院, 云南 昆明 650093
2 江苏永年激光成形技术有限公司, 江苏 昆山 215300
为提高选区激光熔化(SLM)医用Ti6Al4V钛合金的成形质量, 优化了激光分区扫描工艺参数。通过正交实验和单因素实验, 对比分析了分区扫描策略和传统整体扫描策略下成形零件的显微组织结构特征、致密度、尺寸精度和表面质量, 总结了SLM成形医用Ti6Al4V钛合金的典型表面形貌。研究结果表明, 分区扫描策略不仅能获得尺寸精度高和表面质量良好的钛合金成形件, 而且能显著改善悬垂面的成形效果。
激光技术 选区激光熔化(SLM) 钛合金 尺寸精度 表面质量 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 091401
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 成都三鼎日新激光科技有限公司, 四川 成都 610000
为获得高精度、高致密度W-Cu复合材料零部件，试验选用了两种不同形状、粒度的W 粉与同种Cu粉按照不同质量比混合进行选区激光熔化(SLM)。研究了试样的尺寸精度、表面形貌与显微组织。采用D50=5 μm、形状不规则W 粉的W-Cu混合粉末，铺粉过程不均匀，烧结中飞溅严重，随着W 的质量分数从60%增加至75%，成形试样高度方向收缩量从70 μm增加至220 μm，长度、宽度方向膨胀量分别从50 μm增长至150 μm、从70 μm增长至150 μm，成形试样表面从较多黏着物演变为球化明显，金相中存在气孔，W相发生团聚。采用D50=20 μm、形状规则W粉的W-Cu混合粉末，铺粉过程均匀，烧结中无明显飞溅，随着W 的质量分数从60%增加至75%，成形试样高度方向收缩量从20 μm 增加至60 μm，宽度、长度方向膨胀量从20 μm 增长至50 μm，成形试样表面从平整向熔道断续发展，W 相发生颗粒重排。50=20 μm、形状规则的W 粉更适宜选区激光熔化制作W-Cu复合材料。
激光光学 选区激光熔化 粒度 形状 尺寸精度 表面形貌 显微组织
华南理工大学机械与汽车工程学院, 广东 广州 510640
为了探讨激光选区熔化成型典型几何特征的尺寸精度，并为激光选区熔化直接成型金属零件提供设计参考依据，设计了薄板、尖角、圆柱体、圆孔、方孔等典型几何特征的三维模型，采用华南理工大学研发的激光选区熔化设备(DiMetal-100)在优化的工艺参数下选用316L 不锈钢粉末对这些典型几何特征进行激光选区熔化成型。实验结果表明，激光光斑约束、台阶效应、粉末粘附、激光深穿透等因素是影响零件尺寸精度和激光选区熔化成型能力的主要原因。基于对激光选区熔化成型典型几何特征的尺寸精度及成型能力研究，提出了一些适用于激光选区熔化的零件设计规则，为产品的创新设计提供了参考依据。
激光技术 设计规则 激光选区熔化 几何特征 尺寸精度 成型能力
研究了TC4钛合金薄板激光弯曲成形工艺。设计了具有气体保护的成形专用夹具并研究了激光弯曲时工艺参数及扫描路径对钛板最终成形形状和尺寸精度的影响以及激光弯曲对材料性能与微观组织的影响。确定激光弯曲扫描轨迹间隔距离在78.6 mm时, 工件尺寸在误差范围800＋0.5 mm内。观察金相微观组织发现热影响区约占板厚1/3, 相变析出针状马氏体并产生界面强化效果, 显微硬度高于母材。生产出符合形状尺寸精度和力学性能要求的工件, 满足使用要求。
激光弯曲 钛合金 扫描路径 尺寸精度 微观组织 laser bending titanium alloy scan route dimensional accuracy microstructure
中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
介绍了上海光源2台混合型真空室内波荡器IVU25用636件Sm2Co17永磁块(规格为65 mm×25 mm×8.965 mm)和1台APPLE-Ⅱ型椭圆极化波荡器EPU100用668件NdFeB永磁块(规格为35 mm×35 mm×25 mm)的研制情况。指出了影响剩磁离散性、磁化偏角、机械尺寸精度等技术要求的基本因素, 并对其原理进行了分析。研制的Sm2Co17和NdFeB永磁块的磁性能、磁场品质、机械尺寸精度等满足了上海光源首批波荡器插入件技术要求。
波荡器 永磁块 剩磁离散性 磁化偏角 机械尺寸精度 undulator permanent magnet block remanence distribution magnetization deviation angle mechanical dimension precision
1 华南理工大学机械与汽车工程学院, 广东 广州 510640
2 广州军区广州总医院华侨科, 广东 广州 510010
3 广州瑞通激光科技有限公司, 广东 广州 510380
为了简化股骨肿瘤切除手术的操作，提高切除部位的准确性，根据患者计算机断层(CT)扫描和三维重建等临床影像学资料为股骨肿瘤切除手术设计了一种定位模板。利用自主研发的选区激光熔化(SLM)快速成型设备Dimetal-280进行了316 L不锈钢粉末的正交实验工艺研究，获得优化参数，并用该参数加工所设计的手术模板，加工速度快，成型后外形良好，尺寸精度高，在临床手术中获得成功应用，为个性化医学植入体以及辅助器械的高性能、自动化加工开辟了一种新方法。
为了简化股骨肿瘤切除手术的操作 提高切除部位的准确性 根据患者计算机断层(CT)扫描和三维重建等临床影像学资 获得优化参数 并用该参数加工所设计的手术模板 加工速度快 成型后外形良好 尺寸精度高 在临床手术中获得成功应用 为个性化医学植入体以及辅助器械的高性能、自动化加工
1 大连理工大学,精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁,大连,116023
2 大连理工大学,辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,辽宁,大连,116023
研究了衍射效应对SU-8胶紫外光刻尺寸精度的影响.根据菲涅耳衍射理论建立了紫外曝光改进模型,预测微结构的尺寸,分析了光刻参数变化对尺寸的影响.为了更好地与数值模拟结果进行比较,以硅为基底,进行了SU-8胶紫外光刻的实验研究.实验分四组,实验中掩模的特征宽度分别取50 μm、100 μm、200 μm和400 μm,SU-8胶表面的曝光剂量取400 mJ/cm2.用扫描电镜测量了微结构的顶部线宽、底部线宽和SU-8胶的厚度,用MATLAB软件对紫外曝光过程中SU-8胶层内曝光剂量的分布情况进行了数值模拟,数值模拟结果与实验结果基本吻合.数值模拟结果为进一步的实验研究提供了光刻参数的参考值.
SU-8胶 菲涅耳衍射 紫外光刻 尺寸精度 MATLAB
