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Chinese Journal of Aeronautics 2023年第12期36卷 13-31页

作者： junke jiao Jihao XU Chenghu JING Liyuan SHENG Haolei RU Hongbo XIA School of Mechanical Engineering Yangzhou UniversityYangzhou 225009China PKU-HKUST ShenZhen-HongKong Institution Shenzhen 518057China Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering Chinese Academy of SciencesNingbo 315201China

Carbon fiber reinforced thermoplastic composites(CFRTP)and metals hybrid structures have been widely used in aircraft lightweight ***,due to the significant difference in physical and chemical properties between CFRTP and metals,there are lots of challenges to connect them with high *** welding has a good application prospect in CFRTP and metals connection,and a significant research progress has been made in the exploration of CFRTP-metal laser joining mechanism,joining process optimization,joining strength improvement and joining defects ***,there are still some problems need to be solved for this technology *** this paper,the research progress of CFRTP-metal laser joining was summarized in three major aspects:theoretical modeling and simulation analysis,process exploration and parameter optimization,joint performance improvement and process ***,problems and challenges of this technology were discussed,and the outlook of this research was provided.

关键词： Carbon fiber reinforced thermoplastic composite and metal hybrid joints Defects controlling Laser welding Numerical simulation

Numerical investigation on machining glass with CO2 lasers

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Frontiers of Optoelectronics 2009年第3期2卷 334-338页

作者： junke jiao Xinbing WANG Wuhan National Laboratory for Optoelectronics Huazhong University of Science and Technology Institute of Industry Technology Guangzhou and Chinese Academy of Sciences

When a glass substrate was irradiated by three different temporal shapes of laser sources, namely, linetime-shape laser, triangle-time-shape laser, and parabolatime-shape laser, the mathematical models were proposed,and the temperature distribution and the resulting thermal stress were calculated by the finite-element-method(FEM)software ANSYS. With these three types of lasers having the same output laser energy, the resulting thermal stress induced in the glass substrate was analyzed. The results showed that, with the same output laser energy, the thermal stress produced in glass heated by line-time-shape laser is higher than that produced in glass heated by the other two shapes of lasers.

关键词： laser machining soda-lime glass finite-element-method (FEM) ANSYS

Improving superficial microstructure and properties of the laser-processed ultrathin kerf in Ti-6Al-4V alloy by water-jet guiding

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第25期156卷 32-53页

作者： Yang Chao Yuezhuan Liu Zifa Xu Weixin Xie Li Zhang Wentai Ouyang Haichen Wu Zebin Pan junke jiao Shujun Li Guangyi Zhang Wenwu Zhang Liyuan Sheng Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering Key Laboratory of Aero Engine Extreme Manufacturing Technology of Zhejiang ProvinceCASNingbo 315201China School of Mechanical Engineering Ningbo University of TechnologyNingbo 315336China Huizhou Port Customs Huizhou 516084China School of Mechanical Engineering Yangzhou UniversityYangzhouJiangsu 225127China Institute of Metal Research Chinese Academy of SciencesShenyang 110016China Shenzhen Institute Peking UniversityShenzhen 518057China PKU-HKUST ShenZhen-HongKong Institution Shenzhen 518057China

In the present research,the gas-assisted laser(GAL)and water-jet guided laser(WGL)processing technologies were applied to machine the ultrathin kerf in the wrought Ti-6Al-4V *** microstructure,microhardness,and wear properties of the superficial layer were *** results reveal that the GAL processing could machine the kerf with a high depth-to-width ratio of 12–15,but the increased processing times enhance the depth *** to the oxygen entrainment and relatively low heat and mass transferring efficiency,the assisted gas promotes the formation of a scaled recast layer containingβ-Ti phase and oxides,which increases the roughness to 20μ*** WGL processed kerf has a low depth-to-width ratio with a value of 1.9–2.5 and the depth could be increased by increasing the WGL processing *** the assistance of the water jet,the remelted debris and heat could be eliminated immediately,which restrains the formation of the recast layer and heat-affected *** ultrathin oxide outer layer with hundreds of nanometers and ultrafineα-Ti grain inner layer are formed on the surface,which decreases the roughness to 12μ*** with the as-received Ti-6Al-4V alloy,the microhardness of GAL processed kerf surface is increased to 382.8 HV accompanied by residual tensile stress,while the microhardness of WGL processed kerf surface is increased to 481.6 HV accompanying with residual compressive *** addition,the GAL processing increases the wear rate at room temperature but decreases the wear rate at high ***,the WGL processing decreases the wear rate at room and high temperatures,*** wear behaviors could be ascribed to their different superficial microstructures and phase constituents.

关键词： Ti-6Al-4V alloy Water-jet guided laser processing Superficial layer Microstructure Wear properties

接触热导率对CFRTP/不锈钢激光直接连接温度场的影响

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中国激光 2017年第4期44卷 36-44页

作者：王强焦俊科昝少平张文武中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

为了提高碳纤热塑复合材料(CFRTP)/不锈钢激光直接连接(LDJ)数值模拟的准确性,在实验的基础上拟合得到接触热导率计算公式,建立了考虑界面接触热阻的三维有限元传热模型。理论仿真结果与实验结果的对比分析表明,与传统模型相比,热接触... 详细信息

为了提高碳纤热塑复合材料(CFRTP)/不锈钢激光直接连接(LDJ)数值模拟的准确性,在实验的基础上拟合得到接触热导率计算公式,建立了考虑界面接触热阻的三维有限元传热模型。理论仿真结果与实验结果的对比分析表明,与传统模型相比,热接触模型更符合实际情况,可用于表征夹具压力对激光连接效果的影响。在激光功率为339W、夹具压力为0.1MPa时,传统模型计算的相对误差为12.3%,考虑接触热导率的热接触模型则将相对误差降至2.8%。该模型对提高激光直接连接数值模拟的准确性和工艺参数的优化选择具有重要价值。

关键词：激光技术激光直接连接有限元模型热接触模型接触热导率夹具压力

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光纤激光三维切割加工中的机器人离线编程

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第S2期39卷 414-417页

作者：周广兵焦俊科戴炬白小波中国科学院工业技术研究院机器人研究中心广东广州511458

采用离线编程的方法实现了对6轴机器人的运动路径进行控制.通过对不锈钢盆复杂图案的激光三维切割实验,说明了机器人离线编程在激光切割中的应用过程,指出了离线编程产生误差的因素有:工具坐标、工件建模、离线编程软件及机器人本体误差... 详细信息

采用离线编程的方法实现了对6轴机器人的运动路径进行控制.通过对不锈钢盆复杂图案的激光三维切割实验,说明了机器人离线编程在激光切割中的应用过程,指出了离线编程产生误差的因素有:工具坐标、工件建模、离线编程软件及机器人本体误差等,并提出了解决方法.

关键词：机器人离线编程激光切割轨迹控制软件仿真误差分析

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双束CO2激光切割玻璃的实验研究

中国激光 2008年第11期35卷 1808-1812页

作者：焦俊科王新兵李又平华中科技大学武汉光电国家实验室湖北武汉430074 武汉博莱技术有限公司湖北武汉430074

为了寻求更加有效的激光切割玻璃的方法,提高玻璃的切割质量,在激光热应力切割玻璃的基本原理的基础上,比较了单束聚焦CO2激光与单束非聚焦CO2激光切割玻璃的优劣,提出了双束CO2激光热应力切割的方法。先用一束低功率聚焦的CO2激光在玻... 详细信息

为了寻求更加有效的激光切割玻璃的方法,提高玻璃的切割质量,在激光热应力切割玻璃的基本原理的基础上,比较了单束聚焦CO2激光与单束非聚焦CO2激光切割玻璃的优劣,提出了双束CO2激光热应力切割的方法。先用一束低功率聚焦的CO2激光在玻璃表面划线,而后用非聚焦的CO2激光沿着该划线进行扫描,在热应力的作用下使玻璃沿着该划线分离,从而实现玻璃的切割。实验分析了单束和双束CO2激光热应力切割玻璃的切割效果。结果表明,相对于单束CO2激光切割的方法,利用双束CO2激光进行玻璃的切割,既可以保证切缝沿既定方向扩展又可以提高切面的光洁度,是一种比较理想的玻璃切割方法。

关键词：激光技术玻璃的热应力切割双光束激光切割钠钙玻璃 CO2激光

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钠钙玻璃在CO_2激光作用下的热应力分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2007年第S1期35卷 115-117页

作者：焦俊科王新兵王小华华中科技大学光电子科学与工程学院湖北武汉430074

为了研究钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工所产生的热应力的差别,在考虑辐射和对流的情况下,建立了激光扫描玻璃板的传热数学模型.分析了热应力与温度场分布之间的关系,并用有限元软件Ansys进行了数值模拟,得到了钠钙玻璃... 详细信息

为了研究钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工所产生的热应力的差别,在考虑辐射和对流的情况下,建立了激光扫描玻璃板的传热数学模型.分析了热应力与温度场分布之间的关系,并用有限元软件Ansys进行了数值模拟,得到了钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工的温度场和应力场分布.计算结果显示预热后进行激光加工产生的热应力小于无预热的情况,试验结果与理论分析和数值计算基本符合.

关键词： CO2激光热应力预热钠钙玻璃

铝合金/碳纤维增强热塑性复合材料的激光对接焊研究

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中国激光 2020年第10期47卷 46-54页

作者：叶逸云贾少辉焦俊科束学道宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

采用激光搅拌焊接对7075铝合金与碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)进行对接焊,分析了焊接工艺参数对接头连接强度的影响规律;对焊接接头的力学性能进行了测试,分析了影响接头强度的因素和接头的失效形式。结果表明:焊接速度对接头强度... 详细信息

采用激光搅拌焊接对7075铝合金与碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)进行对接焊,分析了焊接工艺参数对接头连接强度的影响规律;对焊接接头的力学性能进行了测试,分析了影响接头强度的因素和接头的失效形式。结果表明:焊接速度对接头强度的影响最大,之后依次为离焦量、激光功率、搅拌振幅、搅拌频率和夹具气压;在最佳参数下得到的接头的连接强度为11.7 MPa,在此情况下接头断裂发生在CFRTP表层,接头的失效形式为CFRTP基体撕裂;测量了焊接时接头处的温度变化规律,温度过高或过低都会降低接头的强度;适当降低焊接速度能延长接头的高温存在时间,增加接头强度。

关键词：激光技术碳纤维复合材料 7075铝合金激光对接焊焊接参数

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316L不锈钢粉末激光熔覆工艺研究

激光与光电子学进展 2016年第6期53卷 217-224页

作者：昝少平焦俊科张文武中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

为了探索激光工艺参数对316L不锈钢粉末在304#不锈钢板上熔覆质量的影响规律,发现最优的工艺参数,利用实验室自行设计组装的光纤激光熔覆系统对其进行了一系列的激光熔覆工艺试验。用激光共聚焦显微镜、维氏硬度计以及其他方法,对不同... 详细信息

为了探索激光工艺参数对316L不锈钢粉末在304#不锈钢板上熔覆质量的影响规律,发现最优的工艺参数,利用实验室自行设计组装的光纤激光熔覆系统对其进行了一系列的激光熔覆工艺试验。用激光共聚焦显微镜、维氏硬度计以及其他方法,对不同组合的工艺参数(激光功率、熔覆速度、激光频率以及离焦量等)下单道熔覆的试样的表面形貌和横截面质量进行了检测和分析,发现了工艺参数对熔覆质量的影响规律,并据此确定了一个最佳的熔覆参数组合范围,在这个范围内得到的熔覆试样结果显示,熔覆条表面光滑,有完整的熔覆条纹,无气孔和裂纹。

关键词：激光光学激光熔覆 316L不锈钢熔覆工艺熔覆宽度工艺参数

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镍基高温合金激光修复工艺研究

材料导报 2019年第19期33卷 3196-3202页

作者：徐子法焦俊科张正杨亚鹏张文武宁波大学机械工程与力学学院宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 中国机械工程学特种加工分会第11届委员会美国激光学会中国机械工程学会中科院青年创新促进会

为实现Inconel718高温合金裂纹全激光修复,本工作先采用短脉冲激光对裂纹进行清洗和刻蚀修形,再采用高功率连续激光进行修复。重点研究了激光功率、扫描速度和离焦量等参数对合金的修复形貌、修复区显微组织、物相组成和力学性能的影响... 详细信息

为实现Inconel718高温合金裂纹全激光修复,本工作先采用短脉冲激光对裂纹进行清洗和刻蚀修形,再采用高功率连续激光进行修复。重点研究了激光功率、扫描速度和离焦量等参数对合金的修复形貌、修复区显微组织、物相组成和力学性能的影响规律。结果表明:通过控制工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量)可以得到无缺陷的修复试样;Inconel718镍基高温合金粉末在高能激光束的作用下可以与Inconel718基体实现良好的冶金结合,且没有新的物相生成;修复区显微硬度为基体的87%~88%,抗拉强度约为基体的89%。

关键词：激光熔覆镍基高温合金缺陷控制显微组织