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精准能量调控点环光斑激光加工头
【研究背景】 图1所示高斯光斑、平顶圆光斑和环形光斑作用在材料上的光强与温度场分布示意图,常规高斯光束能量分布不均匀,中心能量强边缘能量弱,使用高斯分布聚焦光斑进行激光焊接时,由于光斑中心部分吸收的激光能量高,材料容易熔化气化蒸发,从而产生飞溅、形成凹陷和空洞等缺陷。平顶光斑作用在材料上时,用于热传导的作用,还是会造成中心与边缘的温度场分布不均匀,焊接熔深呈现月牙分布。控制飞溅、凹陷和空洞等缺陷的关键因素是控制激光束的能量分布,减少中心材料温度和以及焊点中心和边缘的温度差。合理设计的环形光斑,有利于获得相对均匀性的温度场分布和相对均匀的熔深分布,减少飞溅、凹陷和空洞等焊接缺陷,是目前高端激光焊接应用的一个技术发展方向。 图1 不同光斑的光强分布和在材料上的温度场分布 【痛点问题】 现有基于摆动扫描方式和点环形模式可调光纤激光器,在一定程度上解决了激光焊接的飞溅问题,但是存在结构复杂,设备制造成本和维护成本高,而且不太适合高精密或大功率厚板的激光焊接。 【解决方案】 本成果从激光光学聚焦头的设计上,提出了申请专利技术的基于衍射光学元件和折射光学元件的环形光斑或点环产生方法,结构设计灵活方便,可适用于高精密激光焊接、高反射材料加工和高功率厚板激光焊接。 (1)基于衍射光学元件的环形光斑产生方法 为了解决能量分布不均匀以及光束敏感性的问题,本成果通过螺旋相位板产生涡旋光束来获得环形光斑进行焊接。螺旋相位板是一种具有固定折射率的透明板,其一面是平面结构,相对面具有螺旋形状结构,类似于旋转台阶,如图2所示。 图2 螺旋相位板结构 螺旋相位板其厚度随着方位角的变化而变化。高斯分布的激光束从螺旋相位板平面端面入射,光束中心与螺旋相位板中心对齐,出射的光束相位被改变,附加一个螺旋相位因子,能量分布变为环形分布,出射的光束变为涡旋光束,其中l为涡旋光束的拓扑荷数,影响涡旋光束能量较低区域的大小。螺旋相位板的台阶高度通常为微米量级,并且初始光束都是通过扩束系统扩束的,基本没有发散,因此,螺旋相位板对光束光强基本没有衰减,而只是改变光束的相位。利用螺旋相位板产生的涡旋光束解决了能量分布均匀性的问题,同时用螺旋相位板产生的涡旋光束的稳定性好,环形的能量分布特点,不容易受到外界其他因素影响,可以较为稳定地保持光斑均匀性。本成果具体产生涡旋光束的光路图如图3所示。表1给出了不同拓扑数涡旋光束的光场分布。 图3 产生涡旋光束的光路图 表1 不同拓扑数涡旋光束的光场分布 本成果设计加工了产生涡旋光束的衍射光学元件,通过组合获得了不同拓扑数的涡旋光束,图4给出实验生产的涡旋光束,相对其他方法产生的环形光斑,采用涡旋光束方式产生环形光斑的好处是,离开焦面还能保持环状光强分布。除了在激光增材制造有用外,这种光束未来在切割、焊接、打孔等方式都有应用,可以获得更好的温度场分布和更好的激光加工效果。 图4 实验生产的涡旋光束 (2)基于折射光学元件的环形光斑或点环光斑产生方法 图5为基于折射光学元件的环形光斑的产生方法,包括透射式的和全反射式的结构,后面根据不同的焊接温度场分布设计不同组合的环形光斑。 (a)三镜方案 (b)两镜方案 (c)单镜方案 图5 基于折射光学元件的环形光斑的产生方法
华中科技大学 2022-09-27
双环型回转式活塞压缩机
双环型回转式活塞压缩机结合了常规活塞式压缩机和回转式压缩机的结构优点,将活塞的直线运动改为回转运动、消除了活塞的惯性力,且保持了活塞压缩机压比高的特点以及回转式压缩机运行效率高的特点。另外,该压缩机制作方便、成本低,如下图一所示为双环回转式活塞压缩机工作原理图。 两个气缸的横截面形状均呈圆环形状,左气缸3与右气缸4相交。在两个圆环形气缸交汇处的空间连通。左气缸3内设置有圆弧形左活塞1,右气缸4内设置有圆弧形右活塞2,左右活塞分别在左右圆环形气缸空间内作回转运动且运转方向相反。 两环相交的上交汇点处,开有排气口6;下交汇点处则开有吸气口5。图1所示状态为右气缸压缩、左气缸吸气时的情形,此时上交汇处被左活塞1占据,而在右气缸4中,右活塞2与左活塞1的圆弧面外侧形成压缩空间,右活塞2的逆时针运动形成先压缩、后排气过程;下交汇处被右活塞2占据,在左气缸中,左活塞1与右活塞2的圆弧面外侧形成吸气空间,左活塞1的顺时针运动形成吸气过程,气体从吸气口5进入气缸。同样可形成左气缸压缩、右气缸吸气的过程。 经过产品化设计,已经制造出样机,并进行了试验,证明运转可靠、噪音低。该样机排量0.15m3/min。
上海理工大学 2021-04-13
超大直径难变形材料环件碾压技术
本项目所研究的超大直径难变形环件主要应用于大型机械、船舶、石 油化工、航空航天、原子能、核能等国家重大装备制造行业。在航空航天领域, 环形件是发动机及火箭的关键零件,广泛应用在航空发动机的压气机机匣、涡 轮机匣、结合环、安装边、封严环、新一代大型运载火箭储箱结构框等重要部 位。随着国家航空航天、原子能、核电能等的发展需要,对环件尺寸要求越来 越大,精度、强度、刚度方面的要求也越来越高。因此超大直径难变形材料环 件的研究对于提升我国重大装备制造行业有着至关重要的意义,主要表现在以下 几个方面: 1 超大直径难变形环件的辗压成形工艺可显著降低环件产品内部的残余 应力水平,以满足后续机械加工的要求。结束了我国不能生产超大规格难变形 材料巨型环件的历史,对发展我国航天科技工业具有重要的意义; 2 本项目的研究成果可以解决我国大飞机项目中发动机关键零部件的生 产,保证我国大飞机项目的顺利实施; 3 本项目所展开的超大直径难变形环件的研究可以保证满足原子能等部 门对大型环的需要,结束我国对国外相关技术的依赖,对国家安全与经济社会 发展具有全面而长远的意义; 4 超大直径难变形环件的生产,可以满足核电反应堆容器环件的要求, 解决核能发展的瓶颈问题,有效改善我国的能源供应结构,有利于保障国家能 源安全和经济安全。
重庆大学 2021-04-11
山东环邦电子科技有限公司
山东环邦电子科技有限公司成立于2016-06-20,法定代表人为石来增,注册资本为5180万元人民币,统一社会信用代码为91371328MA3CCEMJ2R,企业地址位于蒙阴经济开发区汶河一路1号,所属行业为电气机械和器材制造业 ,经营范围包含:纳米晶合金及衍生品的研发、生产与销售;电子产品、电子元器件、低压电器的研发、生产与销售;计算机软硬件的技术开发、技术咨询、技术服务、技术转让;进出口业务。
山东环邦电子科技有限公司 2021-09-06
高级环甲膜穿刺及气管切开插管模型
XM-50高级环甲膜穿刺及气管切开插管模型   XM-50环状软骨气管切开术训练模型主要用于ALS课程中常规气管切开、环甲膜穿刺、环甲膜切开等高级生命支持训练。   一、模型特点: ■ 高级环甲膜穿刺及气管切开插管训练模型为成人男性,解剖学标记(如甲状软骨、环状软骨、环甲膜、气管)位置准确,易触及。 ■ 模型采用高分子材料制作,质地柔软,富有弹性,形象逼真,可反复进行穿刺。 ■ 模型颈部皮肤采用环状结构,为此,当某一部位经多次穿刺、切开不能使用时,可适当地旋转环状颈部皮肤,将其移开,学生又可在新的颈部皮肤部位反复进行训练,提高了模型的使用寿命。 ■ 环状颈部皮肤与甲状软骨、环状软骨、环甲膜、气管模块可以更换。 ■ 可供学生进行环甲膜穿刺与切开术训练。   二、模型功能: ■ 模型具有标准的气管解剖位置,用手可触摸气管,进行切口定位。 ■ 模拟病人仰卧位,颈部伸展。 ■ 可以进行传统的经皮气管切开术,包括不同类型的切口:纵向、横向、十字形、U形和倒U形切口。 ■ 可进行环甲膜穿刺和气管切开训练。 ■ 模型的部位采用不同的材质,确保真实的操作手感。 ■ 模型允许用户在确定动脉位置时确定正确的切口位置,并可从头部观察颈部的内部操作情况。 ■ 配备模拟气管和颈部皮肤。   三、标准配置: ■ 高级环甲膜穿刺及气管切开插管模型:1台 ■ 可更换颈部皮肤:1块 ■ 可更换气管模块:3个 ■ 说明书:1册 ■ 保修卡合格证:1张
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
边压强度试验机/科宝环压机
产品详细介绍边压强度试验机/科宝环压机 产品名称:边压强度试验机 产品说明:KB-HY 边压强度试验机的设计标准:TAPPI-T472 JIS-P8126 边压强度试验机用途:检验瓦楞芯纸及牛皮纸样,其直立方向之耐压强度。配合各种附件可测试纸板之竖压强度、胶合强度及平压强度。 边压强度试验机的容量:200KG 功能选择:平压、边压、胶合强度、环压强度。 精度:0.1kg 压盘尺寸:100×100mm(或依客户指定) 试验行程:110mm 列表功能:数据打印(微打) 边压强度试验机的试验速度:12.7 ±3mm/min并可切换手动调速5~100mm/min 重量:60kg 电源:1φ、220V/50Hz 科宝试验设备有限公司 手机:常莉13538543665 电话:0769-82755898 0769-82755886 Q Q: 345123921 1106700866 传真:0769-82755887 邮箱:kb77777@126.com http://www.kb0769.com http://www.dgkebao17.cn
广东科宝试验设备有限公司 2021-08-23
基于光纤光栅的油气管线腐蚀在线监测系统
油气管道安全关乎国家能源安全,一旦发生泄露或爆炸会给国家 带来严重的经济损失和环境污染,同时也严重威胁到人民的生命安全。 截止目前,据统计全国油气管线铺设总长 12 万公里以上,并存在大约 29000 个隐患甚至是重大隐患,严重威胁到国家能源大动脉的安全 运行。石油产业对于实时、高效、安全的监测需求不断扩大,同时对 于监测手段也要求更高,包括监测过程的安全性、期间对于腐蚀环境 的耐受性、寿命、监测范围等等。 针对油气管线特殊的应用场合,基于短栅区光纤光栅传感器设计 了一种油气管线腐蚀在线监测系统。该系统可通过监测管线表面应力 变化对油气管线腐蚀缺陷进行在线监测,保障管线安全运行。结合波 分复用、时分复用技术及光纤光栅解调系统开发了基于光纤光栅的管 线腐蚀在线监测系统,并将该系统应用于中海油渤南龙口天然气终端 处理厂
南开大学 2021-04-11
1.15级联振荡Er*:ZBLAN光纤激光器
项目成功开发了级联振荡Er*:ZBLAN光纤激光器,采用基于多色镜技术的F-P腔和全固态LD反向泵浦技术获”了2.8um 和1.6um双波段激光输出,由于2.8ym波长的激光可进行精确切割而1.6um波长的激光可凝结止血,因此同时输出此两个波段的激光器可用于开发多用途的激光医疗系统。同时这两个波段的激光在光电对抗、激光通信、空间探测、科研测量等方面都有良好的应用前景。项目在实施过程中申报国家专利5项,已获发明专利授权3项、实用新型专利授权1项;发表科研论文8篇,其中被SCI收录7篇。
长春理工大学 2021-04-26
两种有源光纤棒单模输出激光器
螺旋耦合掺稀土光纤棒单模输出激光器(专利号:200810118083.9)。它包括泵浦源与单模掺稀土光纤、掺稀土光纤棒;泵浦源对光纤光栅、光纤光栅与单模掺稀土光纤构成的激光器进行泵浦;泵浦源对掺稀土光纤棒进行泵浦,将光纤光栅与光纤光栅、单模掺稀土光纤连接在一起,置入在掺稀土光纤棒包层上刻的螺旋槽内,其中置入槽内的光纤光栅、单模掺稀土光纤部分或全部包层去掉,对槽进行封装,并对掺稀土光纤棒两端端面光滑处理,通过内部强耦合,使掺稀土光纤棒谐振在光纤光栅、单模掺稀土光纤构成的激光器产生的激光波长上,实现主动锁相,从而实现单模激光超亮度大功率输出。 种子激光注入式有源光纤棒单模激光器(专利号:200810118082.4),它包括泵浦源、单模种子光纤激光器、掺稀土离子光纤棒、光纤;其中泵浦源对掺稀土离子光纤棒进行泵浦;光纤的一端与单模种子光纤激光器的输出端连接,另一端去掉部分或全部包层的光纤置入掺稀土离子光纤棒包层或掺稀土离子光纤棒芯内的孔中,其后对掺稀土离子光纤棒进行热处理,使孔无空气间隙。由于光纤与掺稀土离子光纤棒芯之间的强耦合,使得掺稀土离子光纤棒谐振在单模种子光纤激光器产生的激光波长上,从而实现单模激光超亮度大功率输出。
北京交通大学 2021-04-13
光纤用低折射率光固化涂料的制备
 传能光纤涂料是涂覆在低羟基石英光纤上的低折射率涂料。当石英预制棒拉丝到一定直径时,在石英光纤表面涂覆这种低折射率涂料,使传能光纤达到较高的数值孔径,并赋予石英光纤一定的机械强度和良好的光学性能,用于保护其不受外界环境影响,稳定长距离传输能量。目前国内尚未成功开发和应用此类涂料,全部依赖于进口,且价格昂贵。  本项目研究的低折射率光固化涂料采用含氟和硅材料经过特殊工艺制备而成,折射率低于1.40,完全满足长距离传能需求,每公里损耗小于6db。
南京工业大学 2021-04-13
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