1 安徽机电职业技术学院机械工程系, 安徽 芜湖 241002
2 安徽拓宝增材制造科技有限公司, 安徽 芜湖 241300
3 安徽工程大学机械与汽车工程学院, 安徽 芜湖 241000
采用选区激光熔化(SLM)技术制备了316L不锈钢,分析了激光功率、扫描速度和扫描间距与成形件裂纹的变化规律,研究了裂纹形貌、化学成分、析出相种类和晶粒尺寸,获得了不同位置处裂纹的组织结构和形成机理。结果表明,裂纹主要为微孔聚集形裂纹、气泡聚集形裂纹和热裂纹。随着线能量密度的增大,微孔聚集形裂纹和气泡聚集形裂纹数目先增加后减少,热裂纹单向逐渐增多。优化工艺参数(线能量密度为222.2 J/m, 激光功率为200 W, 激光扫描速率为900 mm/s)下,获得了无裂纹、无气泡、少量孔隙的成形件。
激光技术 选区激光熔化 线能量密度 裂纹 气泡 孔隙 缺陷分析 激光与光电子学进展
2019, 56(10): 101401
1 安徽机电职业技术学院 机械工程系, 安徽 芜湖 241000
2 安徽拓宝增材制造科技有限公司, 安徽 芜湖 241300
3 安徽工程大学 机械与汽车工程学院, 安徽 芜湖 241000
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%。
选区激光熔化 线能量密度 裂纹 气泡 孔隙 缺陷分析 selective laser melting line energy density crack bubble pore defect analysis
1 华南师范大学 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室,广东 广州 510006
2 大族激光科技产业集团股份有限公司,广东 深圳 518000
采用选区激光熔化(SLM)技术制备了CoCrMo合金。研究了激光线能量密度对SLM成型试样过程中飞溅行为的影响。在合理激光线能量密度区间,采用不同的激光能量和扫描速度进行块体成型试验,以高度方向尺寸精度为标准,选择最优工艺参数。在尺寸精度最高的前提下,研究了SLM成型CoCrMo合金试样的显微组织和力学性能。通过热处理工艺提高了试样的机械性能。研究结果表明,在激光线能量密度0.21 J/mm,激光功率115 W,扫描速度550 mm/s时,成型试样尺寸精确度可以达到0.03 mm。成型试样表面光滑,粗糙度Ra为6.149 μm,致密度可达99.7%,近乎全致密。在细晶强化作用下,成型试样的抗拉强度为1 057 MPa,延伸率为6.7%; T4热处理后,在固溶强化作用下,抗拉强度提升至1 153 MPa,延伸率提升至17.8%。
选区激光熔化 钴铬合金 飞溅行为 激光线能量密度 激光功率 扫描速度 selective laser melting CoCrMo alloy splash behavior laser line energy density laser power scanning speed
1 中国航发南方公司, 湖南 株洲 412002
2 湖南大学机械与运载工程学院, 湖南 长沙 410082
为了研究高强钢激光焊接线能量对HAZ奥氏体晶粒长大的影响, 运用ANSYS有限元软件模拟了激光焊接时的三维瞬态温度场, 结合热循环曲线和HAZ奥氏体晶粒长大的特征, 确定了高强钢激光焊接HAZ奥氏体晶粒长大的动力学方程参数, 并分析了不同线能量对HAZ奥氏体晶粒长大的影响, 其理论计算结果与试验结果相吻合。结果表明, 激光焊接高强钢时, HAZ奥氏体晶粒长大现象明显。激光焊接线能量对HAZ奥氏体晶粒长大有直接影响, 在一定范围内, 随着焊接线能量的增加, HAZ奥氏体晶粒长大越显著, 主要是随着焊接线能量加大, 焊接热输入量增加, HAZ峰值温度及晶粒粗化温度区间持续时间长的作用。
激光焊接 晶粒长大 数值分析 温度场 线能量 高强钢 laser welding grain growth numerical analysis temperature field line energy high strength steel
长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
为了研究相同激光线能量条件下激光功率对304不锈钢激光焊接接头耐腐蚀性能的影响, 采用高功率激光焊接设备对304不锈钢进行搭接焊接试验, 采用CHI660E型电化学工作站对焊接样件进行电化学腐蚀试验, 并利用光学显微镜对304不锈钢焊缝进行观察。试验结果表明, 在优化的激光焊接工艺参数下, 焊缝成型完美, 无气孔、夹渣、裂纹和未焊透缺陷等现象。在一定激光功率范围内, 随着激光功率的增加, 304不锈钢激光焊接接头耐腐蚀性能增强, 在功率为2.5 kW时的304不锈钢焊缝耐腐蚀性最强, 但随着激光功率的进一步增加, 焊接接头耐腐蚀性能降低。
相同线能量 激光功率 304不锈钢 自腐蚀电位 自腐蚀电流 same line energy laser power 304 stainless steel corrosion potential corrosion current
上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201600
在相同线能量条件下对E36 高强钢和304 奥氏体不锈钢进行了激光对焊。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X 射线仪(XRD)对焊接接头的形貌，金相组织进行了分析，并对焊缝的显微硬度和抗拉强度进行了评价。结果表明：焊接线能量和激光功率密度同时对焊接接头的宏观形貌起着决定性作用。焊接速度对焊接接头的微观晶粒形态影响较大。焊缝主要是由马氏体组织和少量碳化物组成。304 侧熔合区的组织主要是由奥氏体和少量δ -铁素体组成，E36 侧热影响区生成了板条马氏体、贝氏体和铁素体组织。激光功率为1 kW 时，焊缝硬度较其他条件低且拉伸试样在焊缝处断裂，而其他试样均在E36 基体上断裂。
光学制造 激光焊接 线能量 形貌 组织和性能 激光与光电子学进展
2015, 52(10): 101402
利用激光透射焊接技术对聚丙烯(PP)塑料进行焊接，研究了激光焊接热塑性塑料的可行性。通过正交试验法研究了激光功率、焊接速度、碳黑含量对焊接强度和焊接质量的影响。探讨了线能量对焊接强度的影响。结果表明：对PP 材料来说，激光功率是首要影响因素，其次是焊接速度，最后是碳黑含量。最佳的焊接工艺参数为激光功率50 W，焊接速度15 mm/s，碳黑质量分数0.15%。线能量对焊接质量有较大影响，线能量在1.5～3 J/mm 可得到较好强度的焊件。
激光光学 激光透射焊接 焊接参数 聚丙烯塑料 线能量 激光与光电子学进展
2015, 52(2): 021403
1 清华大学机械工程系, 北京 100084
2 北京钢铁研究总院, 北京 100081
实验研究了不同激光能量输入情况下, 微米晶粒钢焊接接头各区域的硬度及尺寸。并对能量输人差别较大的不同焊接方法(激光、等离子弧)焊接微米晶粒钢的焊缝宏观形貌、晶粒度、硬度及冲击韧性进行了对比研究。表明激光焊接微米晶粒钢的优越性。
微米晶粒钢 激光焊接 成形及组织性能 线能量
