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纳秒激光对金属清洗着色机理及质量的研究

表面技术 2021年第3期50卷 183-190,197页

作者：丁帅帅刘国东黎相孟冯琪渊仝志宏程浩田中北大学机械工程学院太原030051 先进制造技术山西省重点实验室太原030051

目的分析激光清洗着色工艺对有锈蚀层的304不锈钢着色质量的影响规律,探讨呈色原理,为实现清洗与着色的一次性成形提供理论及工艺支持。方法采用COMSOL Multiphysics建立了激光加工有锈蚀层304不锈钢的有限元模型,分析了过程中温度场的... 详细信息

目的分析激光清洗着色工艺对有锈蚀层的304不锈钢着色质量的影响规律,探讨呈色原理,为实现清洗与着色的一次性成形提供理论及工艺支持。方法采用COMSOL Multiphysics建立了激光加工有锈蚀层304不锈钢的有限元模型,分析了过程中温度场的分布和参数对材料烧蚀深度的影响,指导着色参数的选择。调整参数进行实验获得质量较好的着色样本,用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对样本的微观结构及能谱分布进行测量,分析清洗质量、呈色原理。对粗糙度有差异的304不锈钢进行着色试验,分析粗糙度对颜色显示的影响。结果仿真结果表明,温度场的分布与材料的导热系数相关,P=20 W、h=0.01 mm时,v减小,烧蚀深度加深。实验获得的黄、蓝、绿、红4色样本,能量密度最低的蓝色样本中氧的质量分数由19.87%到0%的改变,表明各色样本均已实现清洗,同时能够进行着色,且获得平整的高质量表面。粗糙度高的着色样本,在观测角为90°时依然可以保证样本颜色不失真。结论通过优化参数可以实现清洗与着色的一次性成形。纳秒激光着色304不锈钢,其呈色原理与能量密度相关。对表面粗糙度Ra>1.6μm的304不锈钢着色,可获得不失真的着色样本。

关键词：激光着色激光清洗激光烧蚀表面处理锈蚀层温度场分布

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硼铸铁缸套激光椭圆微坑加工工艺研究

应用激光 2021年第1期41卷 28-34页

作者：冯琪渊刘国东黎相孟丁帅帅程浩田中北大学机械工程学院山西太原030051

采用纳秒脉冲激光器在硼铸铁缸套平面切片进行椭圆微坑阵列加工,研究填充加工方式和工艺参数对椭圆微坑表面形貌的影响规律。结果表明:环形填充较其他三种加工方式能得到更好的表面形貌。微坑长径截面最大深度和微坑长径截面面积随填充... 详细信息

采用纳秒脉冲激光器在硼铸铁缸套平面切片进行椭圆微坑阵列加工,研究填充加工方式和工艺参数对椭圆微坑表面形貌的影响规律。结果表明:环形填充较其他三种加工方式能得到更好的表面形貌。微坑长径截面最大深度和微坑长径截面面积随填充线宽减小而增大,最大深度达到218μm。填充线宽大于等于3μm,微坑底部熔融物质明显减少。扫描速度对微坑形貌的影响与填充线宽有关:当填充线宽较小时,深度和面积随着扫描速度的增大先增大后减小,其拐点在400 mm/s;当填充线宽较大时,微坑深度和面积与扫描速度成反比。激光频率对深度和面积的影响有限,最大面积变化率仅为5.61%,其作用主要表现在随着频率的增大,微坑底部更加趋于平缓。

关键词：激光刻蚀椭圆微坑填充加工工艺参数微观形貌

基于改进粒子群算法的机器人时间最优轨迹规划

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包装与食品机械 2022年第2期40卷 38-42页

作者：程浩田祝锡晶黎相孟赵晶冯琪渊丁帅帅中北大学机械工程学院太原030051 先进制造技术山西省重点实验室太原030051

针对标准粒子群算法在进行机器人时间最优轨迹规划时容易陷入局部最优、早熟等缺点,提出一种快速收敛的改进算法。算法采用动态学习因子策略替代传统固定的学习因子,并在此基础上利用“3-5-3”混合多项式插值函数进行规划,最后在MATLAB... 详细信息

针对标准粒子群算法在进行机器人时间最优轨迹规划时容易陷入局部最优、早熟等缺点,提出一种快速收敛的改进算法。算法采用动态学习因子策略替代传统固定的学习因子,并在此基础上利用“3-5-3”混合多项式插值函数进行规划,最后在MATLAB仿真软件中完成机器人各关节运动轨迹的拟合。研究结果表明:改进粒子群算法的局部收敛速度和全局收敛速度均优于标准粒子群算法,且比单纯利用“3-5-3”混合多项式进行轨迹规划所需的时间缩短26%,各关节运行轨迹平稳连续,证明改进算法的优越性、有效性以及可行性。

关键词：轨迹规划混合多项式粒子群算法学习因子

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304不锈钢激光偏焦着色质量的研究

机械制造与自动化 2020年第6期49卷 24-27页

作者：丁帅帅刘国东黎相孟冯琪渊程浩田中北大学先进制造技术山西省重点实验室山西太原030051

基于现有激光着色技术的研究,运用实验分析的方法探究了采用偏焦量的加工方法对304不锈钢着色质量的影响。实验对比分析有、无偏焦两种条件下的着色情况,分别从频率、扫描间距和扫描速度等参数对着色颜色的影响程度、着色后的表面形貌... 详细信息

基于现有激光着色技术的研究,运用实验分析的方法探究了采用偏焦量的加工方法对304不锈钢着色质量的影响。实验对比分析有、无偏焦两种条件下的着色情况,分别从频率、扫描间距和扫描速度等参数对着色颜色的影响程度、着色后的表面形貌、颜色呈现这三方面进行探究。研究发现有偏焦着色相对无偏焦着色,能够得到更好的着色质量及呈色效果。

关键词：激光着色技术偏焦量表面形貌能量密度颜色鲜度