1 温州大学机电工程学院，浙江 温州 325035
2 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212012
3 常州亿晶光电科技有限公司,江苏 常州 213200
4 江苏锐成机械有限公司，江苏 无锡 214206
：为系统研究不同波长激光与多晶硅材料的相互作用，采用1 064 nm、532 nm、355 nm波长单脉冲激光对多晶硅进行辐照实验，研究多晶硅在这三种波长激光下的损伤形态。实验结果表明：在其他参数不变的情况下，损伤阈值随激光波长的减小而变小，且与波长呈线性关系；在低能量密度水平下，355 nm激光与物质作用主要是以光化学模型为主的光化学-光热共同作用方式，其他波长为光热模型；在激光能量密度处于低水平时，辐照区域出现相互连接的规则六边形微结构，并且六边形中心呈现圆形凸起状态，其产生是由液体横向流动的波动本质造成的，并与多晶硅表面的粗糙度有关。
波长 多晶硅 损伤阈值 微结构 wavelength polysilicon damage threshold microstructure
1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 温州大学机电工程学院, 浙江 温州 325035
3 温州市冠盛汽车零部件集团股份有限公司, 浙江 温州 325006
为了解决传统焊接工艺(填丝TIG焊)焊接传动轴总成滑移端壳体-法兰存在的焊缝余高太高, 造成应力集中; 焊缝熔化不均匀、气孔, 造成壳体和法兰在传递扭力时脱落; 整体焊缝外观成型质量差; 焊丝损耗比较大; 焊接效率低等问题。采用激光深熔焊接对传动轴总成滑移端壳体-法兰进行焊接, 并研究激光焊接后焊缝表面形貌、焊缝宽度和热影响区宽度、焊缝熔深、焊缝余高和焊缝显微硬度。结果表明: 激光深熔焊接后, 传动轴总成滑移端壳体-法兰焊缝熔化均匀、无气孔等缺陷; 焊缝表面形貌美观, 热影响区以及焊缝宽度远小于传统工艺焊接时的热影响区及焊缝宽度, 焊缝和热影响区的硬度均高于母材, 热影响区未出现软化, 焊接熔深达到焊接要求, 焊缝余高为0.3 mm, 同时激光焊接效率较高, 满足传动轴总成滑移端壳体-法兰的焊接要求。
激光深熔焊接 表面形貌 焊缝宽度 焊缝余高 显微硬度 laser penetration welding surface morphology weld width weld reinforcement micro hardness
1 江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
2 温州大学机电工程学院,浙江 温州 325035
3 温州冠盛汽车零部件集团有限公司,浙江 温州 325006
为了研究激光焊接对5 mm厚异种材料45#钢与40Cr钢焊接的接头组织性能影响,利用6 kW高功率激光器在不同参数下进行拼焊试验,采用佳能7D型单反相机拍摄焊缝表面宏观形貌,采用X-350A型应力测定仪检测垂直焊缝方向的表面残余应力,通过HXD-1000型显微硬度计检测焊缝深度方向的显微硬度。结果表明: 相对其余情况,焊接速度为1.2 m/min时,焊缝表面形貌形状饱满,气孔等缺陷少,表面质量最好;离焦量为-2 mm,热输入量为210 J/mm时焊缝区出现高而窄的压应力分布,最大值为-187 MPa,能有效提高焊缝疲劳性能;离焦量为-2、-4 mm和0 mm三种情况时焊缝区整体显微硬度都比母材区高,并且离焦量为-2 mm时硬度分布最好,呈平缓减小趋势,最大值为38 HRC,比母材平均值高出14 HRC。选择适当的激光焊接参数能有效的改善45#钢与40Cr 钢焊接接头组织性能。
激光焊接 异种材料 宏观形貌 残余应力 显微硬度 laser welding dissimilar materials macro performance residual stresses microhardness
1 江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
2 温州大学机电工程学院,浙江 温州 325035
3 南通大学机械工程学院,江苏 南通226019
为分析激光冲击AZ31B镁合金薄板背面的动态响应与残余应力分布规律,采用PVDF贴片传感器对冲击波进行测量得到压电波形与动态应变响应曲线,X射线衍射仪对薄板背面冲击区域中心与其边界点冲击前后残余应力进行测量,结合冲击波的传播规律,解释了应变变化对残余应力变化的影响。结果表明,冲击波从冲击区域向冲击区域外的传播过程中,能量衰减明显。动态应变响应曲线类似正弦曲线,冲击区域在弹塑性双波加载时动态应变骤然增高,随后波动上升,最终的静态应变呈现拉应变与检测出的残余应力变化规律相符,冲击区域边缘的动态应变响应相较冲击区域变化缓和,弹塑性双波的卸载与加载过程并未引起动态应变的大幅突变,静态应变变化不大与残余应力的变化规律一致。
AZ31B镁合金 压电波形 动静态响应 残余应力 AZ31B magnesium alloy piezoelectric waveforms dynamic and static respond residual stress
1 温州大学 机电工程学院, 浙江 温州 325035
2 江苏大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212013
3 南通大学 机械工程学院, 江苏 南通 226019
为分析在激光冲击波作用下AZ31B镁合金薄板背面的动态响应，采用聚偏氟乙烯贴片传感器与数字示波器对强激光诱导的冲击波进行测量，得到压电波形，结合冲击波的传播特性，对弹塑性双波的传播规律进行了研究。结果表明：激光诱导的材料动态响应是快速的；压电波形图反映出的弹性前驱波与塑性加载波传播到靶材背面的时间与理论时间相符；弹性前驱波能量小引发的波形振幅较小，紧随着的塑性加载波能量大并引起较大振幅波动，弹塑性双波卸载过程与紧接着的加载过程导致了压电信号的波动振幅提高。
激光冲击波 AZ31B镁合金 弹性前驱波 塑性加载波 动态响应 laser shock wave AZ31B magnesium alloy elastic precursor wave plastic load wave dynamic respond 强激光与粒子束
2014, 26(10): 109002
1 温州大学机电工程学院, 浙江 温州 325035
2 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
采用不同能量的脉冲激光多点单次冲击3种不同界面结合强度的膜基系统，利用X射线衍射(XRD)技术检测膜基系统残余应力，并用聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器技术采集膜基系统的动态应变信号，建立了膜基系统激光冲击波加载模型，探索了激光离散划痕膜基系统的失效形式。结果表明，激光冲击后，2024铝合金表面以及膜基系统冲击光斑中心的残余应力都呈增大的趋势。膜基系统的动态响应与膜基界面结合强度及激光能量有关。激光离散划痕膜基系统的失效形式有两种：一是反射拉伸波导致薄膜剥落；二是膜基系统间的剪切应力导致薄膜剪切失效。
激光技术 激光冲击波 膜基系统 残余应力 动态应变
1 江苏大学机械工程学院 江苏 镇江 212013
2 成都工具研究所有限公司, 四川 成都 610500
3 温州大学 机电工程学院, 浙江 温州 325035
为了研究不同能量和波长的激光参数对刀具表面微织构的影响, 采用Nd∶YAG固体激光器不同参数(波长、能量)的激光烧蚀碳化钨(WC)硬质合金刀具表面, 利用X350A型应力测定仪器, 硬度测试仪以及光学显微镜, 从残余应力、显微硬度和微观形貌等方面分析了激光微织构造型工艺对其表面特性的影响。结果表明, 激光对WC硬质合金表面微织构后表面的残余应力和硬度影响较小, 而不同参数的激光冲击后微观形貌区别较大。
激光 微织构 WC硬质合金 刀具表面 laser micro texture WC cemented carbide tool surface
1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212003
2 温州大学 机电工程学院, 浙江 温州 325035
3 江苏锐成机械有限公司 江苏 无锡 214206
开展了激光冲击波调整表面残余应力(主应力)状态的模拟仿真与实验研究。以ABAQUS为平台, 建立了激光冲击5B05铝合金的有限元分析模型, 研究了激光冲击参数对5B05铝合金激光冲击处理残余应力场的影响。模拟结果表明: 随着冲击次数的增加, 表层残余压应力逐渐增大, 当冲击次数为3 次时, 增加并不明显, 说明表面峰值残余压应力趋于饱和; 在冲击压力一定的条件下, 表面残余应力随光斑直径增大而增大, 半径增加至一定程度后表面峰值残余压应力增幅会达到最小, 基本保持不变。通过实验与模拟结果对比发现, 尽管实验值与模拟结果存在一定的误差, 但总体趋势一致, 说明建立有限元模拟模型结构有效可行。
激光冲击 有限元 模拟 残余应力 laser shock finite element simulation residual stress
