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半导体激光智能化装备研制及工程应用

2013-06-17 11:12
林契于宸
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  首先,在中央控系统输入激光表面强化及再制造所要达到的效果,系统自动从激光表面强化及再制造工艺参数数据库调出工艺参数,然后通过中央控制系统发出指令给激光器、机器人系统、红外测温仪以及距离传感器。机器人系统根据给出的指令调用程序,激光器输出功率参数,距离传感器及红外测温仪实时监控激光加工区的温度以及加工距离。然后,距离传感器以及红外测温仪根据实时监测到的温度及加工距离数据,转化成电信号,再通过与中央控制系统的连接将信号传输给中央控制系统;中央控制系统通过对温度及加工距离信号数据的处理运算,反馈出信息给激光器和机器人系统,激光器和机器人根据反馈的信号调整功率输出和加工距离,这样就实现了温度-功率闭环控制和加工距离智能化控制,实现了激光加工过程的智能化控制。

  2、工艺实验及应用实例

  近年来,利用研发的智能化设备,开展了大量激光强韧化及再制造的工艺实验,在此基础上实现了大量的工程应用,取得了很好的效果。

  2.1 工艺实验

  1)典型材料的激光表面淬火

  通过不断的优化实验,得出了几种有代表性的材料半导体激光淬火获得的硬度及最佳的工艺参数如表1所示。

  表1 典型材料淬火获得的硬度及工艺参数

  Table1 The surface hardness and the laser hardening parameters of typical materials

  2)典型材料的激光熔覆

  通过不断的优化实验,得出了几种有代表性的材料半导体激光熔覆的最佳的工艺参数如表2所示,激光熔覆层硬度HRC58-60。

  表2 典型材料激光熔覆工艺参数及熔覆层硬度

  Table2 The laser cladding parameters and cladding hardness of typical materials

  激光熔覆层形貌如图3所示,熔覆层无裂纹,与基材呈冶金结合。

  图3 典型材料激光熔覆层裂纹情况

  a)45 b)T10A c) SkT3 d) 7CrSiMnMoV e) Cr12MoV f) CrMo铸铁

  Fig.3 The cladding crack of typical materials

  a)45 steel b)T10A c) SkT3 d) 7CrSiMnMoV e) Cr12MoV f) CrMo cast iron

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