选择性激光熔化技术(Selective laser melting, SLM)是近十几年发展的一种利用高能激光束熔化金属粉末, 堆叠成型的先进快速成形技术。目前, 国内外对铝合金SLM成形的研究主要集中在Al-Si系粉末, 对于7系超高强度铝合金粉末SLM成形的研究还处于起步阶段。研究使用7075铝合金粉末对SLM成形工艺做了一系列试验, 利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等仪器分析了7075铝合金选择性激光熔化成形试样的组织性能和裂纹。结果表明, 试样中的裂纹是由成分偏析所造成的, 偏析导致非平衡第二相T相和η′(MgZn2)相析出; 并且随着激光能量密度的增加, 试样中的柱状晶长度、熔池深度、裂纹平均长度、试样抗拉强度都随之增大, 而裂纹数量随之减少。

为了研究加工环境对铝板浸润性的影响, 在真空和空气两种不同加工环境下进行了激光诱导加工铝板。使用光学表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM), 对比分析了样品表面微观结构的区别; 使用接触角测量仪, 对比分析了真空和空气不同加工环境、不同储存环境对样品表面浸润性的影响。结果表明, 相同激光参数下, 相对于空气加工环境, 在真空加工环境下样品表面粗糙度更小。同时, 空气加工环境下的样品具有从超亲水转变为疏水甚至超疏水的性能, 而真空加工环境下的样品能够始终保持良好的亲水性能, 但空气环境下加工后, 真空储存环境更有利于样品表面浸润性的转变, 可大大提高制备超疏水铝板的效率。

针对激光熔覆后, 部分材料基体表面会含有少量的微气孔, 微气孔的存在直接导致在激光冲击处理期间材料机械性能的改变。进行铝合金整合微气孔的激光冲击强化数值模拟, 在ABAQUS有限元软件中建立均匀基体和含有微气孔基体的二维轴对称有限元模型。研究熔覆层中的微气孔对激光冲击过程中, 冲击波速度、残余应力场、表面塑性变形以及能量变化影响的数值模拟, 对这些效应的基本机制进行了系统的研究。数值模拟结果表明, 与均匀基体相比, 微气孔周围存在显著的压应力, 为抑制裂纹的萌生提供有力条件; 微气孔的存在削弱了冲击波的传播速度, 平均速度下降约3.94%; 此外, 微气孔的存在影响最终的能量吸收。

针对车载三维激光雷达在工作前需要对安装外参数进行标定的问题, 综合考虑激光雷达的扫描光束不可见、多线式扫描等特点, 提出了一种激光雷达外参数的标定方法。首先对普通纸箱进行扫描, 以纸箱两个侧面和地面间的相互垂直关系作为约束, 采用随机抽样一致性算法(RANSAC)在获取的点云数据中拟合出三个平面的初始模型, 并通过旋转、平移步骤优化平面模型的拟合精度, 从最优模型中提取同名向量和同名点; 然后基于空间向量的三维坐标系转换模型, 对激光雷达的旋转和平移参数进行求解, 只需采集一次数据即可完成所有外参数的标定; 最后结合仿真和在标定后对室外环境三维重建的结果, 验证了算法的有效性。

现有交通标志识别技术, 存在高识别率高功耗或者低识别率低功耗的问题, 构建了新轻量级WACNN的识别算法。首先, 利用TensorFlow构建6层卷积神经网络, 其中前三层为卷积池化层, 四层为1×1卷积层, 五层为全连接层, 六层为输出层, 前四层再加入批量归一化方法。其次, 使用直方图均衡对交通图像预处理。最后, 模型在GTSRB上进行实验, 实验结果表明, 所提模型不仅极大缩短了训练时间, 且识别准确率也能达到了97％。

为了实现对工件表面形貌的非接触精密测量, 提出了一种基于光纤传感的表面形貌测量系统, 并对系统的测量原理和关键技术进行了研究。通过对光纤传感器发射光纤的出射光强进行建模分析, 找到光强调制函数与被测距离的对应关系。针对测量系统中光源的稳定性和工件表面反射率变化对形貌测量的影响, 提出了增加参考光路的补偿技术。实验结果表明, 标定的位移调制特性曲线具有较好的重复性, 重复性误差为3.82%, 且曲线前坡的线性区间为0.2～0.6 mm, 灵敏度为1.11 mW/mm, 在线性区间内进行微位移测量, 测量的平均绝对误差为2.8 μm, 对工件表面台阶高度标定值为100.0 μm 的台阶进行10次测量, 台阶高度的平均绝对误差为6.2 μm , 说明本测量系统能较好实现工件表面形貌的测量。

随着生活水平的提高, 人们越来越重视食品安全问题, 假酒是食品安全中无法绕开的一个话题, 不同品牌白酒的快速准确辨识, 对假酒识别和食品安全都具有较大的现实意义。基于此, 提出一种将XGBoost算法结合激光诱导荧光技术(Laser-induced fluorescence, LIF)的不同品牌白酒快速识别方法, 把激光诱导荧光技术用于采集白酒的荧光光谱, 然后将获取的白酒原始光谱数据用XGBoost算法识别。实验以40°和45°白酒为研究对象, 选取6种酒样, 每种酒样采集40组光谱, 随机选取30组用于XGBoost模型的训练, 剩余10组用于训练好的模型测试, 实验中, XGBoost算法的训练用时为0.172 s, 训练好的模型测试识别率为98.33%。实验结果表明, XGBoost算法结合激光诱导荧光技术可快速准确识别不同品牌白酒。

国内高功率射频板条CO2激光器铜电极表面没有镀介质膜, 裸铜在放电程中, 表面容易氧化, 受激光电子溅射及激光损伤, 波导损耗大, 影响了激光器的出光效率。针对以上问题, 课题组研制了Al＋Al2O3混合波导介质膜, 对该电极膜层进行了成分分析, 测试了抗电子溅射能力, 检测了膜层表面对CO2光波反常色散特性。结果表明, 镀膜层主要成分为Al和O, 原子数Al∶O远大于2∶3, 膜层结构为Al＋Al2O3, 满足电极镀膜层结构设计。测试了不同角度下的反射率, 在掠入射角为10°～170°时, Al2O3膜层对波长10.6 μm CO2光波的最高反射率为85%。Al2O3镀膜电极2 kW射频板条CO2激光器, 电光转换效率平均为10.4%; 裸铜电极2 kW射频板条CO2激光器, 平均电光转换效率为6.5%。

介绍了一种非线性放大环路反射镜锁模的低重复频率振荡腔和两级光纤放大器的全保偏光纤激光器系统。实验结果表明, 振荡腔输出是具有极大啁啾的稳定锁模脉冲, 脉冲宽度为90.25 ps, 对应的傅里叶变换极限为141 fs, 实际可压缩到431 fs, 中心波长1 064 nm, 3 db光谱宽度为10.4 nm。经过两级放大器后脉冲平均功率可放大至2.1 W, 使用光栅对进行压缩后输出平均功率为1.5 W, 脉冲宽度为417 fs。整个系统不用经过声光调制器降低重频就能获得较低重复频率、高能量的脉冲输出, 是提高脉冲能量的一种新的思路, 也为锁模激光器的小型化提供了便利。

小型化是当前脉冲激光近炸引信的发展趋势。小型化不仅需要考虑结构过载的影响, 同时由于结构小型化而引发空间电磁干扰问题不可忽略。基于小型化背景, 建立脉冲激光发射系统理论模型, 利用Comsol软件仿真发射系统瞬时放电周边辐射。分析了发射系统脉冲大电流对探测系统的电磁辐射干扰, 同时基于电磁屏蔽机理提出抗电磁辐射干扰措施。实验与仿真结果表明, 激光发射系统瞬时放电会产生极大的电磁辐射干扰, 采用45号钢组合屏蔽机制, 能够有效的抑制电磁干扰。

根据氦氖激光器直流高压的工作特点, 成功研制了一种氦氖激光器电源。该氦氖激光器电源基于PWM控制芯片SG3524, 采用恒频脉宽调制控制方式, 自动调整输出功率得到稳定的电源输出。对反激式变压器驱动电路进行合理的设计, 实现了对电源电流的有效控制和工作过程中电流的自稳定调节。在电流值为3、4和5 mA时, 对激光电源的电流稳定性以及激光器的出光功率稳定性进行测试。测试结果表明, 激光电源输出电流和激光器出光功率均稳定。该电源结构简单、工作高效稳定、体积小、重量轻、有较强的推广性。

激光器的谐振腔在实际装配过程及运行过程中很难保证完全调准, 因此研究谐振腔的稳定性十分必要。采用“Rigord分析法”分析了抛物面镜离轴非稳腔和球面镜腔角度失调时功率提取效率的变化, 对腔长改变时两种谐振腔的输出特性进行了讨论, 同时研究了腔镜曲率半径增大的抛物面镜离轴非稳腔的稳定性。结果表明, 当失调角度在±6 mrad变化时, 抛物面镜腔的功率提取效率比球面镜腔高5.6%; 当谐振腔腔长的变化值在―1～1 mm的范围内时, 抛物面镜离轴非稳腔的功率提取效率比球面镜腔高3.5%; 当谐振腔腔镜曲率半径增加2 mm时, 抛物面镜腔的功率提取效率增加, 且抗失调特性更好。

为提高激光倍频过程的温度适应宽度, 提出了利用非主平面相位匹配方法降低LiB3O5(LBO)晶体中的激光倍频的温度敏感性。研究发现, 利用LBO晶体进行1 064 nm激光倍频过程时, 存在部分不在主平面上的相位匹配方向, 该方向上的倍频温度半宽相对于传统主平面方向上的相位匹配温度半宽更宽。实验中, 利用切割角度(θ＝58.4°, φ＝27.0°)的LBO晶体进行波长为1 064 nm的激光倍频, 其温度半宽度达76.0 ℃, 约为传统主平面相位匹配倍频温度半宽度的12倍。

在拥有自主知识产权的TB-100选区激光熔化设备上制备316L不锈钢。通过金相显微镜对比研究了不同工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)下, 成形件的低倍缺陷, 主要为气泡、孔隙、微裂纹和宏观裂纹; 借助扫描电子显微镜和能谱仪, 研究了缺陷微观形貌特征和成分, 分析了各类缺陷形成机理。结果表明, 孔隙主要为圆气泡性孔隙、不规则形状工艺性孔隙和氧化物夹杂, 气泡主要为氢气泡和氮气泡, 而微裂纹主要为贯穿性孔隙以及内应力过大导致的热裂纹, 宏观裂纹主要为由于残余应力过大导致的层状裂纹, 属于冷裂纹。引入线能量密度(E＝P/v)为综合参数, 随着线能量密度的增大, 孔隙逐渐减少, 但是当线能量密度达到400 J/m时, 出现裂纹, 且大量出现气泡缺陷, 随着线能量密度的继续增大, 裂纹逐渐增多; 当线能量密度达到583 J/m时, 主要为裂纹缺陷, 气泡减少; 当线能量密度达到875 J/m时, 裂纹呈条状且尺寸明显增大, 裂纹与裂纹之间已相互连接。经分析测试验证, 316L不锈钢较优的工艺参数为激光功率190～210 kW, 激光扫描速度800～1 000 mm/s, 扫描间距0.90～0.11 mm, 此区间线能量密度200 J/m左右, 无裂纹, 基本无气泡, 存在少量孔隙, 产品致密度达99.7%。

5083铝合金表面极易形成微米级阳极氧化膜, 显著影响其焊接质量。实验采用波长1 064 nm的纳秒光纤激光器对5083铝合金表面的阳极氧化膜进行激光清洗试验研究。采用不同激光清洗工艺参数, 研究激光功率、扫描速度和脉宽对激光清洗效果的影响, 总结了优化的激光参数组合, 并验证此参数组合对应的清洗效果。研究表明, 激光清洗5083铝合金表面阳极氧化膜优化的激光清洗参数组合为功率P＝42 W, 扫描速度V＝4 725 mm/s, 频率f＝250 kHz, 脉宽T＝100 ns。扫描电镜结果显示, 阳极氧化膜可得到完全剥离, 清洗效果好。

目的: 运用循证医学的方法系统地评价, Er:YAG激光相较于传统龈下刮治及根面平整术(Scaling and root planing, SRP)在治疗慢性牙周炎(Chronic periodontitis, CP)中的临床疗效。方法: 检索PubMed、EMbase、The Cochrane Library、中国知网、维普、万方等电子数据库, 收集自建库到2018年9月公开发表的关于Er:YAG激光与单独使用SRP比较, 用于治疗CP的临床随机对照试验。由2名研究员按照纳入和排除标准独立筛选文献、质量评价和数据提取, 使用Revman5.3.3软件进行统计分析。结果: 共纳入11篇RCT, meta结果显示短中期内, 应用Er:YAG激光与单独使用SRP治疗CP相比, 其牙周探诊深度(Periodontal probing depth, PPD)差异无统计学意义［MD＝0.05, 95% CI(-0.01, 0.12), P＝0.12］, 而临床附着丧失水平(Clinical attach loss, CAL)在治疗后3个月, SRP组优于Er:YAG激光组［MD＝0.13, 95% CI(0.02, 0.24), P＝0.02］, 6个月时, 两组差异无统计学意义。结论: 现有证据显示, 与传统SRP相比, Er:YAG激光在短中期临床疗效上尚不能体现出明显的治疗优势。

目的: 探讨He-Ne激光照射联合抗生素预防对心脏起搏器植入术后切口愈合的影响。方法: 选取2013年3月至2018年10月我院永久心脏起搏器植入术患者146例, 随机分为C组(n＝73, 抗生素治疗)与L组(n＝73, He-Ne激光联合抗生素治疗)。观察比较两组临床疗效, 术后切口疼痛程度、舒适度, 术后感染率、囊袋血肿率及切口愈合时间。记录激光照射区域有无脱皮、烧伤等并发症。结果: ①两组总有效率和总显效率无统计学差异(P＞0.05)。② L组术后2、3、5、7 d切口疼痛评分均低于C组(P＜0.05)。③ L组治疗后肩背痛、排便排尿困难、睡眠质量差所占比例均低于C组(P＜0.05)。④两组囊袋血肿、囊袋感染及切口感染率无统计学差异(P＞0.05), 但L组切口愈合时间明显低于C组(P＜0.05)。⑤ L组患者未发生皮肤烧伤、水泡等严重损害。结论: He-Ne激光照射联合抗生素预防能够缩短心脏起搏器植入术后切口愈合时间, 减轻切口疼痛, 提高患者的舒适度, 安全性高。

为了利用激光熔覆技术实现模切机刀辊刀刃的增材制造, 以激光功率、扫描速度、离焦量为影响因素, 在45钢表面进行WC增强Ni基混合粉末的单道激光熔覆正交试验, 制备单道激光熔覆梯度涂层, 并对熔覆层的显微组织结构、缺陷率、残余应力以及显微硬度进行分析。由分析结果得出, 熔覆层组织呈现出有利于改善熔覆层性能的明显分层; 缺陷率随着扫描速度和离焦量的增大而增大, 随着激光功率的增大先增大后减小, 其中扫描速度对缺陷率有显著的影响; 熔覆过程中熔覆层与基体之间的温度差以及熔覆层与基体之间热膨胀系数差异是产生残余应力的主要原因。各因素对残余应力的影响主次顺序为扫描速度＞激光功率＞离焦量。组织分层的结构有利于缩小熔覆层与基体的线膨胀系数差异; 显微硬度从基体到熔覆层顶部呈阶梯状增长, 熔覆层顶部的显微硬度可达到70 HRC, 是基体的3～4倍, 优于目前实际大规模使用中性能最优的进口粉末冶金硬质合金的模切机刀棍刀刃硬度(63 HRC)。

为了研究激光功率对激光熔覆304不锈钢组织和性能的影响, 利用ANSYS有限元分析软件对不同激光功率下的激光熔覆304不锈钢过程进行数值模拟, 分析了不同激光功率下的温度场, 得到了距离熔覆层表面1 mm处的某点温度-时间曲线。在27SiMn钢表面进行了单道激光熔覆304不锈钢实验, 并分析了显微组织、宏观形貌和显微硬度。结果表明, 数值模拟出温度场熔池宽度、深度和面积随激光功率的增大而增大; 该点温度时间曲线呈锯齿状变化, 且最高温度随激光功率的不断增大而增大; 在不同激光功率下熔覆层与基体之间均实现了良好的冶金结合; 激光功率在2 100～2 500 W范围内, 随激光功率的增加, 熔覆层的晶粒变得细小, 组织更为致密; 激光功率在2 700 W时, 熔覆层晶粒比功率为2 500 W的粗大; 显微硬度曲线均呈现出“低—高—低”的台阶状分布趋势。

利用激光熔覆技术对Ni204进行了单道正交试验, 采用激光共聚焦显微镜测量熔道几何尺寸及组织, 采用方差分析不同工艺参数对试样形貌以及组织的影响。结果表明, 功率对熔宽、熔深影响最显著; 扫描速度对熔高、宽高比(W/H)、润湿角影响最显著; 能量密度过小时, Ni204合金粉末在基体上没有形成熔池, 熔池边界处组织为柱状晶, 熔池内组织生长时间短且不易再结晶, 熔池内为枝晶。通过分析, 最优工艺参数组为Lp＝750 W, Pfr＝0.8 r/min, Ss＝480 mm/min与Lp＝900 W, Pfr＝1 r/min, Ss＝480 mm/min。可以在保证横向、纵向搭接的同时又不降低熔覆效率。

利用选区激光熔化技术制备GH4169试样, 采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子万能材料试验机分别分析了成型件的宏观及微观组织形貌和力学性能。结果表明, 选区激光熔化成型件的结晶形貌主要为胞状结晶形态, “微熔池”内部的细小的柱状晶直径约为0.1～1.0 μm, 截面成近似六角形的形状; 选区激光熔化过程中, 由于激光照射角度不同、铺粉不均匀、温度累积及散热条件的变化, “微熔池”内部细小柱状晶的形状、长度、宽度会有所差别; 选区激光熔化GH4169成型件拉伸试样呈现韧性断裂+解理断裂模式。

农机刀具易于磨损的特点, 采用激光再制造的方法对农耕刀具表面制备NiCr＋WC涂层, 并对涂层和涂层与基材的界面显微组织进行了分析, 最后通过Abaqus对再制造层及其界面的温度场进行了模拟。实验结果表明, 通过激光再制造方法可以成功制备出与基材呈良好冶金结合的耐磨强化涂层, 通过SEM观察发现涂层的WC与NiCr合金形成了良好的复合材料, 涂层中晶粒细化, 硬质颗粒WC均匀分布在NiCr合金基体上, 形成了良好的结合界面, 模拟结果与实验结果的温度场分布具有一致性。

利用选择性激光烧结成型技术所制备的石墨件内部疏松多孔、抗弯强度和导电性能不佳, 难以直接作为功能结构件使用。对比研究了两种后处理工艺对SLS石墨件的综合性能影响。研究表明, 采取真空压力浸渍酚醛树脂溶液对SLS石墨件的性能改善有限, 经三次真空压力浸渍、碳化和高温烧结后, 试样密度可达到1.24 g/cm3, 相应地抗弯强度和电导率为27.11 MPa和253.80 S/cm, 进一步提高难度较大; 而采取热压固化工艺比较容易增密, 在3.00 MPa压力作用下, 试样密度可以达到1.59 g/cm3, 经碳化、高温烧结后, 其抗弯强度和电导率分别达到33.88 MPa和380.98 S/cm。最后通过对多孔石墨骨架和石墨模具进行了后处理, 验证了上述工艺的可行性。

通过送粉式激光熔化3D打印装置在6063铝合金作基板上打印粒径尺寸50～100 μm的Al-12%Si合金粉末, 研究有/无横向稳恒磁场下3D打印Al-12%Si合金组织演变规律。研究结果表明, 激光熔化得到的沉积试样表现出明显层状堆积特征, 组织中包含亮白色的α-Al相与Al-Si共晶相以及部分颜色较暗的α-Al相共同叠加组成, 试样致密度达到94%。在磁场强度为0.5 T下, 试样的底部区域形成了珠界面以及边缘生成了众多的等轴状α-Al相, 磁场具有能够使柱状晶转变为等轴晶的作用且能够使α-Al相从柱状晶转变为等轴晶, 并形成高次枝晶臂。

Ti6Al4V具有良好的生物相容性以及优异的力学性能, 是一种理想的生物医用材料。而3D打印技术是一种革命性的制造技术, 能够个性化定制生物医用材料。近年来使用3D打印技术制备钛合金植入物已成为组织工程学研究的热点之一。但3D打印技术制备的Ti6Al4V内部存在大量随机分布的球形孔洞, 阻碍了3D打印钛合金的广泛使用。系统总结了激光选区熔化和电子束熔融沉积两种方式制备的钛合金内部孔洞的形成机制, 重点分析了高能束能量密度和扫描策略等因素对孔洞的影响, 揭示了内部孔洞对打印件拉伸与疲劳性能的作用规律。

采用不同的激光功率和离焦量对低合金高强钢HC420LA进行光纤激光焊接, 研究了功率和离焦量对接头形貌、显微组织、硬度分布和拉伸性能的影响。结果表明, HC420LA钢板进行光纤激光焊接, 可获得无气孔和裂纹的焊接接头。当激光焊接功率为1 000 W时焊缝外观成形良好, 随着激光功率的增加, 熔宽增大, 下表面略有弧坑; 采用负离焦焊接对焊缝截面形状影响显著, 随着负离焦量的增加, 上下熔宽比增大; 激光焊接HC420LA钢焊缝区主要由马氏体、铁素体和贝氏体组织组成; 焊接接头未出现软化现象, 焊缝的硬度值均高于热影响区和母材; 随着激光功率的增加, 焊缝区硬度值逐渐降低; 在较大的负离焦量下的焊缝硬度略高于正离焦量。焊接接头的拉伸强度在垂直于焊缝方向上高于母材; 焊缝区的强塑积随着功率的增加略有增大, 离焦量的变化对强塑积的影响显著, 但无明显规律。

采用碟片激光对3 mm厚TC4钛合金锁底接头进行焊接, 通过分析气孔特征, 判断了气孔类型, 研究了脉冲激光焊、激光热导焊、激光散焦-高速焊三种方法对气孔的抑制效果。结果表明, 锁底接头焊缝中心存在大量气孔缺陷, 气孔形状不规则、尺寸较大、孔壁表面粗糙, 主要为小孔型气孔。采用脉冲激光焊, 在较低的焊接速度和合适的脉冲频率下, 可以将气孔率降至0.5%～1%; 采用激光热导焊, 焊接速度0.4 m/min, 离焦量＋15 mm, 气孔率为0%, 但焊接变形较大、易出现未焊透; 采用激光散焦-高速焊, 随着焊接速度和离焦量的增大, 气孔率明显减小, 焊接速度2～3 m/min, 离焦量＋5～＋7 mm, 气孔率在0%～0.5%, 气孔抑制的效果显著且稳定。

增材制造具有产品开发快速性, 能够直接生产出具有复杂几何形状的金属零件, 同时显著提高材料的利用率、降低成本。增材制造零件在疲劳等关键性能上与锻件仍然存在一定的差距, 需要探寻有效的后处理方法。采用激光喷丸强化增材制造TC4钛合金, 研究增材制造TC4钛合金表面完整性改善效果, 并与同牌号常规锻造钛合金进行强化效果对比。结果表明, 激光喷丸对于两种材料表面粗糙度影响微弱。在硬度方面, 增材制造TC4的表面显微硬度从348 HV增加到367 HV, 影响层深度达0.75 mm, 而常规锻造TC4表面显微硬度从315 HV提高到362 HV, 影响层深度大于1 mm; 在残余应力方面, 激光喷丸在增材制造TC4表面所引入的残余压应力最大值约为400 MPa, 受影响的区域深度约为0.75 mm, 而常规锻造TC4表面所引入的残余压应力最大值约为600 MPa, 受影响区域深度大于1 mm。此外, 利用阿基米德法测量出增材制造TC4的致密度为98.46%, 经过一次激光喷丸处理后提高到98.92%。与锻造TC4相比, 增材制造TC4组织相对疏松, 可能是导致激光喷丸所引入残余应力幅值较小, 影响层深度较浅的原因。

激光透射焊接塑料技术凭借其优良的焊接性能, 广泛应用于医疗、电子、汽车和包装等领域。目前工业上, 为提高塑料制品的使用性能, 掺杂玻璃纤维是改性塑料的一个重要方式。然而, 掺杂玻璃纤维会导致塑料的透光性大幅下降, 不合适的焊接工艺极易导致焊接缺陷。针对这一问题, 开展激光透射焊接掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料的工艺研究, 旨在获得最佳的焊接工艺。首先, 根据激光透射焊接的原理, 指出焊接掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料的工艺难题; 其次, 对掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料进行初步焊接, 获得适合的焊接工艺参数范围; 随后, 设计田口实验, 提出面能量概念, 综合分析工艺参数对剪切强度的影响规律。实验分析发现, 提出的面能量概念能够较好地描述焊缝剪切强度与工艺参数之间的关系, 此外, 得出激光透射焊接掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料的最佳面能量为0.43 J/mm2。

采用激光-MAG复合焊接10 mm厚的Q345B钢板, 利用多元线性回归的方法分析得到了激光功率、MAG电流、离焦量和焊接速度对焊缝熔深及熔宽的影响。利用MATLAB算法优化该模型并得到了最优的焊接工艺参数组合。实验结果表明, 当激光功率为3 kW、电流为320 A、离焦量为-2 mm、焊接速度为8.3 mm/s时, 焊缝的熔深熔宽比达到最大, 验证所求的结果与实际值相差不超过5%, 该数学模型可以有效的预测焊接质量。