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oe1(光电查) - 科学论文

12 条数据
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  • 采用低功率光纤激光加工优化316L不锈钢边缘质量

    摘要： 在制造业中，机械加工零件的尺寸精度至关重要，尤其对于钣金切割的精密装配作业而言。但激光束剖面的会聚发散特性会导致激光切割试样出现切缝锥度。采用50瓦级低功率光纤激光进行加工时，极难在不锈钢钣金上实现优质切割。作为相对冷门的工艺变量，切割楔角对切缝特征不均匀性的判定起着关键作用。本研究展示了50瓦光纤激光切割产生的切缝锥度结果，旨在揭示该低功率光纤激光切割1毫米厚AISI 316L不锈钢的能力。通过采用中心复合设计（CCD）技术的响应面法（RSM），分析了切割楔角与功率、占空比、脉冲频率及扫描速度等工艺变量的影响。基于所提模型的实验验证表明：调整适当工艺参数可优化所需的边缘质量。

    关键词： 激光切割、响应面法、切缝锥度、切割楔角、AISI 316L不锈钢

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 加工参数对激光粉末床熔融制造的316L不锈钢零件密度的影响

    摘要： 增材制造技术因其能够生产传统工艺无法实现的复杂几何形状特定部件而日益普及。在金属增材制造领域，激光粉末床熔融是最广泛采用的技术之一。本研究聚焦于不同工艺参数对激光粉末床熔融技术制备AISI 316L不锈钢零件密度的影响。通过综述激光粉末床熔融沉积AISI 316L不锈钢的已有研究成果，确定了获得密度超过99%零件的最佳参数范围，并在该范围内新增多组激光粉末床熔融工艺参数进行密度实测验证。研究进一步揭示了矢量尺寸和气体环境（氮气与氩气）等操作参数对零件密度的作用机制。采用金相分析法和阿基米德法进行密度测量，结果表明：增大矢量尺寸会降低零件密度；使用氮气环境时通过阿基米德法测得最高相对密度达99.87%，证实无需激光重熔后处理即可通过激光粉末床熔融制备近全致密零件。

    关键词： 孵化间距、气体氛围、矢量尺寸、能量密度、增材制造、AISI 316L不锈钢、激光粉末床熔融

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于多变量交互影响的316L不锈钢选区激光熔化微观组织与性能研究

    摘要： 选择性激光熔化技术广泛应用于航空航天和生物医学领域，成形316L零件的性能显著受成形角度影响。由于该工艺零件需满足多项性能指标，本研究通过多变量交互作用分析成形参数（包括与xz平面夹角、与xy平面夹角、激光功率、扫描速度、粉末层厚及扫描间距）对拉伸强度、密度和表面粗糙度等指标的影响，基于多元线性回归方程进行多目标优化以获取最佳工艺参数。微观组织性能研究表明：与xz平面夹角对实验指标影响显著，而层厚对指标影响最大。拉伸后熔池明显拉长，成形316L零件组织由等轴晶和柱状晶构成（晶粒宽度0.28-0.4纳米），枝晶二次生长不明显，其结晶度虽不及标准件，但组织因晶粒细化和微观畸变呈现定向凝固特征。断口存在韧窝属韧性断裂（典型塑性断裂），断口附近硬度高于基体，且各项指标均优于ASTM-A182和ASTM-F3184-16标准。由于所建理论模型误差较小，研究成果具有重要工程应用价值。

    关键词： 微观结构、多变量相互作用、选择性激光熔化、力学性能、316L不锈钢

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用激光粉末床熔融技术制备的具有不同几何形状的类单晶不锈钢316L

    摘要： 在本研究中，我们探索了采用激光粉末床熔融（LPBF）技术制备具有不同几何形状（薄支柱、立方体、壁状结构及模拟泵叶轮）的单晶或类单晶316L不锈钢（SS316L）的可行性。LPBF制备的SS316L薄支柱具有以〈110〉∥构建方向（BD）为特征的晶体织构单晶核心。立方体、壁状结构及泵叶轮不仅保持了该〈110〉∥BD织构，还呈现出明确的类单晶{110}〈001〉高斯织构。所有样品中均发现了胞状亚晶结构，其一次枝晶臂间距（PDAS）小于1微米，且生长方向与构建方向呈45°角偏移。薄支柱的胞状亚晶结构中还检测到纳米级析出物和位错。我们对不同几何形状（薄支柱、壁状结构及模拟泵叶轮）的力学性能进行了研究对比，发现壁状结构与模拟泵叶轮的各向异性力学响应与其晶体织构相关。

    关键词： 单晶、几何结构、晶体织构、激光粉末床熔融、力学性能、316L不锈钢

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用同步辐射衍射研究等离子氮化AISI 316L样品中形成的扩展奥氏体

    摘要： 研究了在不同温度和时间条件下氮化的AISI 316L不锈钢样品，这些样品呈现出不同的特性，如氮浓度（CN）和氮化层厚度。使用合适波长的同步辐射光观察到扩展奥氏体（γN）直至（222）反射的衍射峰。采用特殊的三斜晶结构（具有晶格畸变η）对γN进行XRD图谱拟合，通过Le Bail方法，将其峰分解为几个子峰，以考虑氮化层中的CN梯度。我们的结果表明，对于在450°C下氮化的样品所观察到的γN磁行为，似乎不仅与高CN（≥31at.%）有关，还与较高的η（≥2.4°）有关，η最高可达5.6°。当CN增加时，这种畸变η减小，因此，其最小值接近表面。另一方面，对于顺磁样品（350°C），当CN增加到30at.%时，η增加到1.4°。

    关键词： 磁性特征、层深、AISI 316L不锈钢、扩展奥氏体、同步辐射衍射、等离子渗氮

    更新于2025-09-23 15:05:28

  • 选择性激光熔化中316L不锈钢密度与表面粗糙度的协同优化

    摘要： 尽管增材制造的概念已提出数十年，但选择性激光熔化（SLM）领域的研究势头终于开始增强。在SLM工艺中，作为SLM制件关键质量指标的致密度与表面粗糙度取决于加工参数。然而现有文献中鲜少研究如何在SLM过程中通过参数协同优化来同步实现高相对密度与低表面粗糙度。本研究采用响应面法，探究了不同加工参数（激光功率、扫描速度和层间距）对316L不锈钢SLM制件致密度与表面粗糙度的影响，建立了加工参数与制造质量间的统计关系模型，并提出了兼顾致密度与表面粗糙度的多目标协同优化策略。实验结果表明：加工参数对致密度和表面粗糙度的主要影响趋势相似——激光功率与扫描速度对上述质量指标具有显著影响，而层间距的影响相对较小。基于该优化方案，采用优化后的加工参数进行SLM加工可获得兼具优异表面粗糙度与高相对密度的316L不锈钢制件。

    关键词： 316L不锈钢，多目标优化，相对密度，选择性激光熔化，表面粗糙度

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 选择性激光熔化制备的316L不锈钢的水平与垂直构建方向及后处理工艺对疲劳行为的影响

    摘要： 本文研究了选择性激光熔化（SLM）工艺制备的316L不锈钢的构建方向及后处理工艺（包括去应力退火、机加工和喷丸处理）对其疲劳行为的影响。研究发现，文献中未曾报道的水平构建（XY）和机加工（M）试样，在去应力（SR）与非去应力（NSR）状态下均展现出优于垂直构建（ZX）及传统制造316L不锈钢的疲劳性能。XY-M-SR与XY-M-NSR试样的疲劳行为相近，表明去应力退火对XY和M试样疲劳性能影响有限。由于延展性显著降低，ZX-M-SR试样相比ZX-M-NSR样品表现出更大的离散性和更低的疲劳强度。喷丸处理（SP）通过试样表面引入58 MPa压应力，有效改善了ZX-NSR试样的疲劳性能。拉伸与疲劳试样的断口分析深化了对激光系统制备316L不锈钢工艺参数、微观组织与力学性能关联性的认知——例如文献中从未报道过循环载荷下SLM打印件出现的鱼眼断裂形貌或球形阶梯特征。本研究全面揭示了SLM打印件静力学与疲劳性能的各向异性规律，以及可通过调控制备前后参数来提升激光系统制造钢合金疲劳性能的方法。

    关键词： 断裂、疲劳、选择性激光熔化、缺陷、316L不锈钢

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 采用脉冲Nd:YAG激光焊接AISI316L不锈钢时的传导与对流热传递

    摘要： 采用脉冲Nd:YAG激光对AISI 316L不锈钢板进行自熔对接焊时，研究了其传导与对流热传递过程?；谟邢拊治鼋⒘巳Ｐ鸵曰袢∪鄢厮蔡认煊?，并将预测结果与实验观测值进行对比。针对激光焊接过程中连续脉冲辐照，计算了小孔区域的热传递、小孔周围熔体流动方向及热影响区情况，并通过实验进行了深入研究。通过向内热通量和Peclet数预测温度分布，以探究熔池内的热量与质量传输。将这些结果进行讨论后发现其与实验结果具有高度关联性。

    关键词： 佩克莱特数、脉冲激光焊接、熔体流动、316L不锈钢、移动热源、传热

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光束熔融（LBM）增材制造柔性机构的刚度特性

    摘要： 增材制造技术在实现复杂整体结构方面具有优势，这为开发用于精密操控的先进柔性机构提供了巨大潜力。然而，目前激光束熔融（LBM）增材制造工艺制备的柔性铰链特性鲜为人知。本文研究了采用LBM增材制造技术制备的柔性平行铰链的刚度特性，通过三维扫描评估了增材制造柔性铰链的几何精度，并结合有限元分析与实验测试探究了该柔性机构的刚度特性及有效铰链厚度。结果表明，所提出的LBM增材制造柔性机构适用于精密操控系统的开发。

    关键词： 3D打印，316L不锈钢，增材制造，柔性铰链，刚度，激光束熔融

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 脉冲激光粉末床熔融过程中工艺参数对单道轨迹形成的影响

    摘要： 金属材料激光粉末床熔融（L-PBF）作为一种极具前景的制造技术正受到越来越多的关注。尽管大多数L-PBF系统采用连续波激光束（L-PBF(CW)），但过去几年中部分工业L-PBF设备已开始应用脉冲激光（L-PBF(P)）。先前研究表明，使用脉冲激光能更精准控制加工过程中的热输入和熔池形成，从而提升L-PBF的空间分辨率和特征尺寸精度。本研究采用脉冲激光配合连续扫描运动（而非当前工业L-PBF(P)设备常用的"点射式"方法）开展实验，使用试验性L-PBF系统（IPG镱光纤激光器，波长1075 nm）对成分相近基材上的气雾化316L不锈钢粉末进行加工。在固定层厚50 μm条件下，通过三种不同脉冲长度（50、100和200 μs）熔覆单道轨迹，并根据六组预设体积能量密度值（VED 36-120 J/mm3）调节脉冲重复频率、扫描速度和激光功率。为便于对比，另采用相同激光器的连续波发射制备了对照样品。实验发现L-PBF(P)样品的熔覆轨迹比CW发射样品更窄。当保持VED值恒定时，缩短脉冲长度或降低扫描速度会减小熔覆轨迹宽度及其基材渗透深度。值得注意的是，更短的脉冲长度需要相邻脉冲间更大的重叠率才能形成连续轨迹。脉冲发射模式展现出提升L-PBF工艺空间分辨率的潜力。

    关键词： 激光粉末床熔融、单道轨迹、脉冲发射、AISI 316L不锈钢、增材制造

    更新于2025-09-12 10:27:22