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基板受辐照比值对激光同轴熔丝沉积稳定性的影响

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光学学报 2023年第4期43卷 118-127页

作者：金磊石世宏魏超曹浩石拓苏州大学机电工程学院江苏苏州215021 苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006

激光熔丝沉积技术是一种输送丝材并以激光为热源的定向能量沉积技术。为了探讨同轴熔丝过程的机理与效应,采用自主研发的激光内同轴送丝熔化沉积技术来分析研究基板受辐照比值对于熔丝过程稳定性的影响;借助高速相机拍摄并分析熔丝沉积... 详细信息

激光熔丝沉积技术是一种输送丝材并以激光为热源的定向能量沉积技术。为了探讨同轴熔丝过程的机理与效应,采用自主研发的激光内同轴送丝熔化沉积技术来分析研究基板受辐照比值对于熔丝过程稳定性的影响;借助高速相机拍摄并分析熔丝沉积过渡阶段机理;通过数学模型计算与实验验证的方式研究了熔丝沉积动态过程与工艺参数之间的关系。结果表明:较小的基板受辐照比值会引起“液滴”过渡熔丝行为,即处于稳定与不稳定的临界状态;而基板受辐照比值较大时会引起“液桥”过渡熔丝行为,即处于一个相对稳定的状态。本研究对激光熔丝沉积的动力学稳态性分析具有一定的指导意义。

关键词：激光光学激光熔化沉积光内同轴送丝基板受辐照比值过程稳定性高速摄像

扭转弯曲变截面结构连续渐变分层光内送粉熔化沉积成型研究

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中国激光 2022年第22期49卷 159-169页

作者：金磊石世宏石拓魏超张荣伟张琪王宇苏州大学机电工程学院激光制造技术研究所江苏苏州215021 苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006

传统的加工方式难以实现变截面扭转弯曲结构件的成型。本文研究了变截面结构在扭转及弯曲变化下光内送粉激光熔化沉积成型的轨迹规划问题,提出了针对此种几何成型特征结构件的连续渐变分层法,实现了变截面结构在扭转弯曲变化下的分层成... 详细信息

传统的加工方式难以实现变截面扭转弯曲结构件的成型。本文研究了变截面结构在扭转及弯曲变化下光内送粉激光熔化沉积成型的轨迹规划问题,提出了针对此种几何成型特征结构件的连续渐变分层法,实现了变截面结构在扭转弯曲变化下的分层成型。最后根据结构分层获得的光内送粉喷头空间三维轨迹变化的坐标信息进行了扭转弯曲变截面结构件的成型实验,实验结果表明:成型件表面平整且成型精度较高,成型件的弯曲角度和扭转角度分别为46.18°和44.79°,与原始设计角度的误差分别为2.62%和-0.47%;成型件初始圆形截面的直径和终止方形截面的边长分别为59.63 mm和60.72 mm,与原始设计尺寸的误差分别为-0.62%和1.20%;成型件微观组织致密,无明显的气孔和裂纹。

关键词：激光技术激光熔化沉积扭转弯曲变截面结构连续渐变分层路径规划

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激光熔覆工艺与粉末对覆层开裂行为的影响

金属热处理 1998年第9期23卷 31-32页

作者：石世宏中南工学院机械系

在高参数阀门零件密封面上进行厚覆层激光熔覆时，发现覆层裂纹是主要的质量缺陷。讨论了熔覆工艺、覆层材料对激光熔覆层开裂行为的影响。

关键词：激光熔覆覆层裂纹

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激光涂层零件的疲劳撞击可靠性寿命试验分析

中国机械工程 2004年第18期15卷 1687-1691页

作者：傅戈雁石世宏钟鸣苏州大学机电工程学院苏州215021

制备了自熔合金粉末激光熔覆涂层试件 ,在多次撞击疲劳试验机上进行了可靠性试验 ,获得了相应的P -S -N曲线 ,考察了不同涂层材料对试件疲劳强度和可靠性寿命的影响。对多次撞击载荷下涂层零件的典型失效过程和涂层与基体的疲劳累积塑... 详细信息

制备了自熔合金粉末激光熔覆涂层试件 ,在多次撞击疲劳试验机上进行了可靠性试验 ,获得了相应的P -S -N曲线 ,考察了不同涂层材料对试件疲劳强度和可靠性寿命的影响。对多次撞击载荷下涂层零件的典型失效过程和涂层与基体的疲劳累积塑性变形进行了初步分析。

关键词：激光涂层激光熔覆零件自熔合金粉末塑性变形基体涂层材料疲劳劳累撞击

激光熔化沉积AlSi10Mg温度场对显微组织性能的影响

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红外与激光工程 2022年第5期51卷 220-229页

作者：蔡家轩万乐石世宏吴捷杨强石拓程梦颖苏州大学机电工程学院激光制造技术研究所江苏苏州215021 中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室陕西西安710065 苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006

铝合金激光吸收率低、导热率高,其激光熔化沉积(LMD)显微组织性能受温度场影响大。为分析环形束LMD铝合金熔池温度场及其影响,优化成形质量及成形件性能,采用送气保护式LMD技术,进行了AlSi10Mg铝合金成形实验,系统分析了熔池温度场的形... 详细信息

铝合金激光吸收率低、导热率高,其激光熔化沉积(LMD)显微组织性能受温度场影响大。为分析环形束LMD铝合金熔池温度场及其影响,优化成形质量及成形件性能,采用送气保护式LMD技术,进行了AlSi10Mg铝合金成形实验,系统分析了熔池温度场的形态及其变化,以及温度场对成形质量、孔隙率、显微组织性能的影响机理。结果表明:环形束LMD铝合金熔池温度场总体形态呈开口向扫描方向的“半月牙”状,随着激光功率的增大,温度场形态愈发尖锐,其高温率、温度梯度和平均温度也相应增大。温度场平均温度的提升可增加激光吸收率,粗化显微组织,减小显微硬度,温度场显著影响成形件孔隙率从而改变拉伸性能。最终在平均温度为857.7℃时降低孔隙率至2.1%,得到抗拉强度为305.6 MPa,延伸率为5.7%,高出铸件52.5%,为LMD铝合金温度场及显微组织性能控制提供了理论指导。

关键词：激光熔化沉积铝合金温度场孔隙率显微组织性能

变截面薄壁空心弯扭结构件激光熔化沉积成形工艺与精度研究

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红外与激光工程 2023年第3期52卷 150-161页

作者：蔡家轩石拓石世宏张荣伟刘广王宇庄锐苏州大学机电工程学院激光制造技术研究所江苏苏州215021 苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006

基于光内送粉激光熔化沉积(laser melting deposition,LMD)技术,研究变截面薄壁空心弯扭结构件的成形工艺。针对该类复杂结构件成形轨迹规划的难点,提出空间轨迹单元离散分层法对结构件进行分层并生成离散沉积单元,按设计的路径进行每... 详细信息

基于光内送粉激光熔化沉积(laser melting deposition,LMD)技术,研究变截面薄壁空心弯扭结构件的成形工艺。针对该类复杂结构件成形轨迹规划的难点,提出空间轨迹单元离散分层法对结构件进行分层并生成离散沉积单元,按设计的路径进行每个离散沉积单元的沉积。针对在实际成形过程中由于机械臂采用线段单元拟合的方式实现光滑曲线运动导致的误差,提出空间变姿态基点偏移补偿技术,对成形过程中实际姿态变化基点的位置偏移进行补偿,以此实现对尺寸误差的有效控制。最终实现变截面薄壁空心弯扭结构件的激光熔化沉积成形,成形所得结构件尺寸精度较高,形状尺寸误差在-0.44%~1.83%之间,结构件平均厚度在5.9~6.19 mm之间,结构件显微硬度在269~282.2 HV之间,结构件表面和内部皆致密均匀,无明显的气孔、裂缝等缺陷。

关键词：激光熔化沉积变截面弯扭结构离散分层基点偏移补偿尺寸精度

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基体对激光熔覆层开裂的影响

金属热处理 1998年第4期23卷 30-31页

作者：石世宏中南工学院机械系

本文从基体的材质、形状、结构、表层状况及处理方式分析了对激光熔覆层开裂的影响。

关键词：激光溶覆覆层裂纹基体

不锈钢表面激光熔覆层与喷焊层耐磨性对比研究

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光学技术 1998年第6期24卷 39-41页

作者：石世宏傅戈雁中南工学院机械系

本文研究在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ基体上采用激光熔覆和离子喷焊二种工艺形成的涂层对耐磨性的影响。使用５ｋＷ横流ＣＯ２激光器对预置在基体上的Ｃｏ基自熔合金粉末进行单道或多道扫描，得到的熔层与等离子焊层对比结果是：激光熔层缺... 详细信息

本文研究在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ基体上采用激光熔覆和离子喷焊二种工艺形成的涂层对耐磨性的影响。使用５ｋＷ横流ＣＯ２激光器对预置在基体上的Ｃｏ基自熔合金粉末进行单道或多道扫描，得到的熔层与等离子焊层对比结果是：激光熔层缺陷率低，成品率高，其结构致密均匀，晶粒细小，成分稀释率更小，对基体热影响小，熔层硬度与强韧性更高。性能试验证明：激光熔层具有更高的抗擦伤磨损和抗冲击滑动高温磨损性能，耐磨性提高了一倍左右。

关键词：激光熔覆等离子喷焊耐磨性不锈钢

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激光内送粉变姿态增材制造薄壁墙的试验研究

激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 247-252页

作者：李光明朱刚贤李加强石世宏苏州大学机电工程学院江苏苏州215137

为了探索在非水平基面上激光增材制造薄壁件的成形规律,拓展激光增材修复技术的广泛应用。基于激光内送粉技术,分别在0°~150°的倾斜基板上进行薄壁件的成形试验,研究了不同倾斜角度下薄壁墙的成形规律,并分析了非水平基面下熔池的受... 详细信息

为了探索在非水平基面上激光增材制造薄壁件的成形规律,拓展激光增材修复技术的广泛应用。基于激光内送粉技术,分别在0°~150°的倾斜基板上进行薄壁件的成形试验,研究了不同倾斜角度下薄壁墙的成形规律,并分析了非水平基面下熔池的受力规律。试验结果表明:随基板倾斜角度的增大,薄壁墙的总体宽度及高度增大,熔池长度变短;随着基板倾斜角度的增大,成形件尾部塌陷越来越严重,在基板角度150°时,产生最大角度为21°的斜坡。该研究结果可以为非水平基面上激光增材制造及修复提供参考价值。

关键词：激光技术激光增材修复内送粉非水平基面薄壁墙