激光塑料焊接可以极大提高产品的品质, 塑料产品采用激光焊接的需求将越来越多。影响塑料焊接的工艺参数较多, 一般需要正交试验法等进行大量的试验才能得到最佳工艺参数。针对热塑性ABS塑料进行激光透射焊接试验, 对激光功率、焊接速度和离焦量进行单因素试验, 分析工艺参数对焊接效果的影响规律, 功率密度测试剪切强度表明, 焊缝剪切强度随着功率密度的增加呈现先增加后降低的规律。进一步对焊缝微观结构分析, 当激光功率密度L小于或者大于1.6 W/mm2时, 焊缝为脆性断裂, 焊缝剪切强度较低；当激光功率密度L为1.6 W/mm2时, 焊缝为韧性断裂, 剪切强度达到最高的71 MPa。研究结果表明, 通过激光功率密度这一单因素对焊缝微观结构有直接的影响, 进而影响焊缝剪切强度。
ABS塑料 激光焊接 工艺研究 微观结构 剪切强度 ABS thermoplastic laser welding process research microcosmic shear strength
1 西北大学文化遗产学院, 陕西 西安 710069
2 文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室, 陕西 西安 710069
琉璃瓦作为古代高等级的建筑材料, 从北魏时期就在宫殿、 皇家寺庙上开始应用, 辽宋时期除了应用在皇室建筑上, 并且开始在陵园建筑上使用琉璃瓦。 现存的明清时期琉璃瓦普遍存在釉层大量脱落的状况, 但研究的这件辽代的绿琉璃瓦残块上, 虽然釉层极薄、 冰裂纹遍布、 表面发白, 釉层却整体保存十分完好, 几乎没有明显起翘脱落, 且具有很好的强度。 采用超景深显微观察、 扫描电镜能谱分析和X射线衍射分析, 结合文献资料, 对辽宁北镇医巫闾山辽代帝陵遗址中的新立遗址出土绿琉璃瓦残块进行胎、 釉的成分分析, 研究其烧造工艺, 并对其保存现状和釉层保存完好的原因进行深入探讨。 结果表明该绿琉璃瓦胎体原料为优质瓷土加上少量小颗粒砂石, 其晶相有石英、 α-方石英、 硅线石、 刚玉, 是瓷土作胎的较早范例, 为我国使用瓷土烧制琉璃瓦的早期历史和工艺发展提供了佐证。 绿色釉层属于PbO-SiO2-Al2O3基础釉体系, 以Cu为呈色元素, Pb含量低于明清琉璃瓦, 其成分中ZnO的缺失可能是釉面青绿色深浅不一、 光泽度较低的原因。 绿釉几乎无剥离, 胎釉结合强度很好, 是由于低铅薄釉降低了热膨胀系数、 缓解了应力, 胎釉热膨胀系数相配, 表层浅裂缝不易联通内部与外界环境。 加之其使用和保存环境都较为干燥, 降低了水的影响, 几乎没出现吸湿膨胀和冰冻膨胀。 该工作可为相似文物样品的研究、 辽代建筑琉璃构件工艺的研究和琉璃文物的病害和保存提供参考。
医巫闾山辽代帝陵遗址 新立遗址 绿琉璃瓦 工艺研究 Liao dynasty emperor mausoleum site in Yiwulu Moun Xinli site Green glazed tile Technological research 光谱学与光谱分析
2019, 39(12): 3839
1 华中科技大学 武汉光电国家实验室, 武汉 430074
2 内布拉斯加大学 电气和计算机工程系, 林肯 NE 68588
为了改变KDP晶体精密加工难和效率低的状态,采用皮秒超快激光抛光KDP晶体的新方法,系统地研究了激光波长、单脉冲能量密度、激光束入射角、光斑搭接率、扫描方式以及激光焦深等因素对激光抛光KDP晶体质量的影响规律,并对激光与KDP晶体的相互作用机理进行了分析。结果表明,在皮秒激光波长λ=355nm、聚焦镜焦距f=56mm、激光束入射角α=84°、激光重复频率F=800kHz、脉冲能量密度Q=2.4J/cm2、光斑搭接率O=60%、45°多方向交叉扫描以及加工次数T=10次的优化参量条件下,KDP晶体表面粗糙度均方根值可达到76nm。这一结果使激光抛光技术的研究得到了进一步补充。
激光技术 激光抛光 工艺研究 KDP晶体 表面粗糙度 laser technique laser polishing process study KDP crystal surface roughness
1 武汉理工大学 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学 汽车零部件技术湖北协同创新中心, 武汉 430070
3 武汉理工大学 能源与动力工程学院, 武汉 430070
为了研究汽车发动机连杆激光3-D打印制造工艺, 采用理论分析和实验验证的方法, 建立了连杆3-D数据模型, 进行了分层切片处理, 通过S型扫描和轮廓偏移扫描, 规划两种连杆加工路径。选用铁基合金粉末以及相应的工艺参量, 在激光3-D打印系统中进行连杆打印试验。扫描单层轨迹用时4min30s~4min56s, 总用时4h20min。结果表明, 连杆成形区底部的金相组织主要是柱状晶和树枝晶, 中上部是细小的等轴晶, 层间致密搭接, 形成良好的冶金结合;成形连杆显微硬度为450HV~490HV, 屈服强度为754MPa, 抗拉强度为1189MPa, 延伸率为9%。连杆激光3-D打印成形制坯性能相比于锻造、粉锻制造工艺, 减少了工装成本支出并缩短了生产准备工时, 其屈服强度、抗拉强度等力学性能超过钢锻连杆, 与国外粉锻连杆相比, 差别不大, 能满足连杆制坯要求。
激光技术 发动机连杆 3-D打印 工艺研究 试验 laser technique engine connecting rod 3-D printing process study experiment
华中科技大学 光电子科学与工程学院，武汉 430074
为解决高功率CO2激光切割广泛用于面板、模板制作的中厚钢板小圆孔时存在的切割质量差的问题，采用Rofin DC025板条CO2激光切割系统，对6mm厚的A3钢板进行了Φ5mm小孔的激光切割工艺研究。系统研究了激光功率、切割速度和氧气压力对切割质量的影响，分析了切割前沿温度分布对切割质量的决定作用。结果表明，当激光功率为1KW、切割速度为1．0m／min、氧气压力为1．2×105Pa时可获得最佳切割效果，解决了中厚钢板小圆孔的高功率CO2激光切割时存在的切割质量差的问题。
激光技术 中厚钢板小圆孔 工艺研究 切割质量 laser technique small hole on middle-thick steel plate technological study cutting quality
1 华中科技大学武汉光电国家实验室
2 筹激光科学与技术研究部,光电子科学与工程学院,武汉,430074
激光微孔技术是当今印制电路板向高密度互连技术发展的关键,采用UVYAG、RF CO2和TEA CO2三种激光器在FR-4基板上作微打孔工艺研究,得到了激光波长、脉冲宽度、脉冲能量和光学系统构成等一系列参数对微孔孔径和质量的影响及规律.研究结果表明,波长短及脉宽窄的激光脉冲、合适的扩束装置及透镜焦距能有效地减小微孔孔径和提高孔的质量.此外,通过设计光学系统,还用自行研制的TEA CO2激光器成功打出了孔径在150 μm以内的微孔.
印刷电路板 激光微孔 工艺研究 机理
华中科技大学激光技术国家重点实验室, 武汉 430074
采用波长248 nm的KrF准分子激光器,对Al2O3陶瓷片及玻璃片的精密加工进行了研究,探讨了各种工艺参数对加工质量的影响规律。同时研究了激光工艺参数对材料表面粗糙度的影响, 并且对加工后工件的表面形貌进行了分析。
准分子激光器 激光精密加工 脉冲切割 工艺研究
