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oe1(光电查) - 科学论文

81 条数据
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  • 激光制造质量监测的卷积方法

    摘要： 从激光加工过程监测中提取有意义的特征，是实现制造件新型无损质量检测方法的基础，这一领域始终保持着日益增长的工业关注度。我们提出ConvLBM——一种实时监测激光制造过程的新方法。该技术通过卷积神经网络模型，从中波红外同轴原始图像中提取特征与质量指标。我们展示了ConvLBM在两种场景下的能力：激光金属沉积中的稀释率估算，以及激光焊接过程中的缺陷定位，其能有效表征工艺动态并预测质量指标。研究成果标志着大尺寸金属件3D打印与焊接过程质量控制领域的突破性进展。同时我们发布了首个带标注的激光制造图像大型数据集。

    关键词： 质量控制、激光熔覆、激光焊接、卷积神经网络、神经网络

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光熔覆制备的原位(Ti,Nb)C增强316L不锈钢基复合材料耐磨性提升及微观组织演变新认识

    摘要： 通过激光熔覆原位合成了MC（M：Ti、Nb）碳化物增强型316L涂层。研究发现(Ti,Nb)C含量与构件显微组织及摩擦学性能存在显著关联，该关联有助于阐释(Ti,Nb)C含量对相演变、显微组织特征及放热反应行为的影响机制。结果表明：随着碳化物含量增加，原位生成的(Ti,Nb)C颗粒尺寸与形貌发生规律性变化——当MC碳化物含量从2.5 wt%增至10 wt%时，(Ti,Nb)C形貌由不规则几何颗粒逐步转变为球形颗粒，最终形成近规则几何形态；当碳化物含量达15 wt%时，(Ti,Nb)C颗粒呈现平衡态八面体结构。MC碳化物形成焓计算显示，反应焓随碳化物含量增加而升高，这影响了熔池动态温度并最终导致碳化物呈现不同晶体形貌与尺寸。室温干滑动摩擦磨损试验表明：亚微米级(Ti,Nb)C碳化物增强涂层（含量5 wt%）与1.5微米规则八面体颗粒增强涂层（含量20 wt%）具有更低的摩擦系数和磨损体积损失。揭示(Ti,Nb)C形貌演变机制及其对应摩擦学行为，将为激光熔覆制备(Ti,Nb)C/316L金属基复合涂层提供理论指导。

    关键词： (Ti,Nb)C，激光熔覆，摩擦学行为，微观结构，原位

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 曲线路径下曲面激光熔覆几何特性研究

    摘要： 曲面激光熔覆在工业应用中对高价值零部件的修复与再制造至关重要。本研究探究了不同因素对曲面路径激光熔覆中熔覆宽度、熔覆高度及稀释率的影响。通过中心复合设计建立了数学模型，通过控制激光功率、扫描速度、气体流量及改变圆柱基体外半径来预测这些几何特征。方差分析与响应面法表明：熔覆宽度随激光功率增加和扫描速度降低而增大；熔覆高度与激光功率呈正相关，与圆柱基体外半径呈负相关；提高激光功率并降低扫描速度会导致稀释率上升。随后通过优化这些因素（以最大化熔覆宽度和高度、最小化稀释率为目标）改善了熔覆几何特征。模型对熔覆宽度、高度及稀释率的预测值与实验验证结果差异分别为3.485%、3.863%和6.566%。这些模型验证了预测准确性，能为曲面路径激光熔覆几何特征的预测与控制提供理论指导。

    关键词： 中心复合设计、曲面、成形控制、曲线路径、激光熔覆

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光工程化净成形（LENS?）工艺参数对H13（AISI）钢激光沉积效率及性能的影响

    摘要： 本文介绍了一种采用激光工程化净成形技术成功实现H13（AISI）热作模具钢激光熔覆的尝试。实验过程中调整了激光光斑直径、粉末输送速率和沉积速度等工艺参数，研究了不同工艺参数对熔覆效率、熔覆层几何形态及沉积材料性能的影响。最终制备了75个不同样本。在选定参数范围内，熔覆效率存在显著差异，最低仅为百分之几。所选参数还会影响熔覆层形状、热影响区尺寸、显微组织及钢材硬度（沉积后硬度范围为500-800HV）。通过合理选择参数可获得理想的沉积材料表面硬度，可能无需对最终产品进行热处理。

    关键词： 包覆几何形状、直接能量沉积、沉积效率、激光熔覆、微观结构、H13工具钢、显微硬度、LENS?

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019年第25届自动化与计算国际会议(ICAC) - 英国兰开斯特(2019.9.5-2019.9.7)] 2019年第25届自动化与计算国际会议(ICAC) - 激光熔覆45钢温度场仿真与实验分析

    摘要： 为探究激光熔覆过程中温度场变化对熔覆层质量及基体变形的影响，采用ANSYS有限元分析软件中的APDL参数化设计语言建立激光熔覆工艺模型并进行熔覆过程仿真。通过动态模拟熔覆过程中的冷却阶段温度场分布，并在相同工艺参数下开展实验验证与对比。结果表明：当激光功率1800W、送粉速率20g/min、扫描速度8mm/s时，单道熔覆层成形质量最佳。熔覆仿真过程中熔池温度及时序曲线峰值温度基本恒定，温度场呈稳态分布；熔覆后熔覆层温度向两端扩散，冷却过程中温度场变化逐渐减弱并处于非稳态，且随冷却时间延长温降梯度逐渐减小。在相同工艺参数下进行温度场冷却分析，实验结果与仿真结果的误差小于10%，高度吻合，对实际实验具有重要指导意义。

    关键词： 温度场、有限元分析、激光熔覆

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 激光材料沉积加工高活性材料的防护喷嘴设计与制造

    摘要： 激光材料沉积（LMD）是一种近净成形增材制造工艺。该工艺通常采用粉末颗粒作为填充材料，通过同轴或偏置粉末喷嘴注入后，由激光束完全熔化。LMD能在复杂三维表面添加材料，使其成为修复及耐磨/耐腐蚀应用中的关键工艺。本研究聚焦于LMD喷嘴设计与制造的改进，主要带来两大优势：通过生成?；て帐迪指惴翰牧系募庸つ芰Γ约疤嵘缱煨?。利用数值模拟结果优化LMD喷嘴保护锥设计，经制造后进行实验验证。最终通过沉积Ti6Al4V材料测试了改进喷嘴的实际性能。

    关键词： 效率、反应性材料、?；て?、模拟、激光材料沉积、无氧化、激光熔覆、同轴喷嘴

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 激光材料沉积过程中沉积材料估算的数值方法

    摘要： 激光材料沉积（LMD）是一种增材制造技术，已成为涂层和修复部件最值得关注的方法之一。它也是结合LMD与机械加工操作的混合制造系统中的关键工艺。LMD的主要难点之一在于需要考虑大量相关参数及其复杂的相互依赖关系，因此工艺适配通?；谑源矸?。本研究提出了一系列基于LMD过程数值建模的改进方案，旨在减少建立工艺所需的实验测试次数。

    关键词： 增材制造、计算流体动力学、激光材料沉积、激光熔覆、数值模型、粉末

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 选择性激光熔覆的新方法

    摘要： 已详细阐述采用圆锥形激光束的选择性激光熔覆新方法。初始圆形激光束被分割为两个圆形光束，其激光功率在光束范围内呈可控分布。圆形光束经转换形成圆锥形光束，分别聚焦于熔覆表面与沉积材料以实现加热功能。由于致密粉末流（10?-10? 1/cm3）对激光能量具有高度均匀吸收特性，激光能量向粉末流的传输效率极高。在线材沉积过程中，基体加热通过降低温度梯度来减少残余应力，并通过热传导补偿沉积区的热量损失。熔池接触形成所需的功率密度显著降低。

    关键词： 高效率、沉积材料、分离加热、锥形激光束、激光熔覆

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 激光熔覆制备的Ni-Fe-Cr-Mo-Si硬面合金分析：铁含量对耐磨性能的影响

    摘要： 本文介绍了一项关于镍铁铬钼硅基合金的持续研究，该合金是潜在的无钴硬面材料之一。我们分析了通过控制316L基材稀释或直接添加方式改变铁含量对微观结构和耐磨性能的影响。首先阐述了镍铬钼硅基合金的研究现状，随后介绍了激光熔覆设备配置及镍铁铬钼硅基合金的工艺参数图谱研究。通过两个独立送粉器直接熔融铁基粉末并混合至同轴喷嘴实现铁元素的添加，最终对试样进行铁含量、显微硬度和微观结构分析。摩擦学测试表明，试样的磨损行为随铁含量变化呈现显著差异，并在特定铁含量水平下获得性能提升。

    关键词： 摩擦学、镍基合金、激光熔覆、堆焊材料、核能、耐磨性

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于卷积神经网络的激光熔覆系统焊道几何参数估计方法

    摘要： 激光熔覆是一种复杂的制造工艺。当激光束熔化原料粉末时，激光功率或扫描速度的微小变化都会导致熔覆层几何形状出现偏差。因此，精细调节这些工艺参数对获得理想结果至关重要。为监测并深入理解激光熔覆过程，本文提出了一种熔覆道最终几何形状的自动估算方法。为此，我们开发了六种不同的卷积神经网络架构，用于分析50帧/秒同轴相机采集的熔池图像。这些网络以相机图像和工艺参数作为输入，输出熔覆道的宽度和高度。网络性能测试结果显示：对于高度约1毫米的熔覆道，测试误差均值低至8微米；在宽度维度上，95%的案例误差保持在熔覆道宽度的15%以内。目标值与预测值的对比图显示，测试集的决定系数超过0.95。随后我们对各网络架构进行比较并讨论其性能表现：更深层的卷积层性能显著优于浅层结构，但更深层的密集连接层相比浅层结构反而降低了网络性能。这些成果为智能过程监测提供了新方案，具备实时应用潜力，推动该工艺闭环控制研究向前迈进了一步。

    关键词： 光学监测，几何估计，激光熔覆，卷积神经网络，焊道几何形状

    更新于2025-09-12 10:27:22