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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
教师备授课系统 | 一键备课/精准教学
产品详细介绍
深圳伟东云教育科技有限公司 2021-08-23
室内养殖海水的微生物净化研究
重金属、有毒有机物排放入海后,被海洋生物吸收并随食物链积累与放大,严重损害海产品的质量,威胁生态环境与人类健康。因此,开展室内养殖海水主要污染重金属、有机物的有效净化技术研究,对于提高养殖海水环境质量和保证水产养殖业可持续健康发展具有重要意义。 本文针对室内养殖海水污染特点和海水高复杂体系对重金属测定的化学干扰问题,研究和建立了测定重金属离子新方法;从海水中筛选出耐重金属离子的细菌,借助现代分子生物学技术对微生物进行研究;用海藻酸钠和四氧化三钴固定化,进行室内养殖海水中重金属吸附和有机物去除研究。借助XPS、XRD、FTIR、SEM等手段研究了海水中重金属离子去除机理。
江苏海洋大学 2021-05-06
滩涂红树林种植-养殖耦合系统
本技术成果是在近海养殖塘以红树林构建种植-养殖耦合系统,使海水从四类优化为二类鱼贝产量分别增加79.7~152.6%、30~35%;实现湿地净化和海水养殖相结合
中山大学 2021-04-10
基于NBIOT的智慧畜牧养殖定位终端
将传统农业养殖技术与物联网人工智能技术有机的相结合,运用传感技术、射频识别技术、图像识别技术、微电子技术、无线电通信技术、软硬件嵌入技术、自动化控制、机械电气工程技术,并结合云计算、大数据技术运用,并充分考虑农业种植养殖业的专业特性、生物特性、环境特性等行业特性,系统化的集成研发出多项填补国内外空白的产品及技术。独创性的改良生产工艺及装备设备。
东南大学 2021-04-11
高效粪便分离跑道式循环水养殖装置
本实用新型涉及一种高效粪便分离跑道式循环水养殖装置。本实用新型的特点在于隔板竖直装在玻璃钢方池内,且其长度小于玻璃钢方池长度;两个堵板Ⅱ分别竖直装在隔板两端的异侧,且垂直于隔板;两个斜板分别装在隔板两侧,其上端分别固定在玻璃钢方池侧壁上,下端装在堵板Ⅱ顶部;斜板的侧面通过堵板I密封。堵板I、堵板Ⅱ以及玻璃钢方池壁面形成粪便沉积仓,粪便沉积仓底面设有排污口。本实用新型结构简单,能及时地将养殖池内残饵粪便排出,有效地解决因残饵粪便沉积造成氨氮积累及有害病菌滋生,进而影响养殖对象正常生长,甚至致其死亡的问题。
浙江大学 2021-04-13
草食动物种质创新与健康养殖
以重庆市"草食动物种质创新与健康养殖"高校创新团队骨干为研究 主力,依托"重庆市草食动物资源保护与利用工程技术研究中心"、"重 庆市高校草食动物工程中心"、"重庆市高校牧草与草食家畜重点实验 室"等平台,长期围绕草食动物资源保护、良种选育、利用与高效繁殖; 草食动物营养代谢与调控及标准化养殖;草食动物疫病防控与畜产品安全 生产;牧草选育、饲草料高效生产与加工等领域开展硏究工作,积累形成 了系列成熟关键性技术,如育成南方紫花苜蓿新品种"渝苜1号紫花苜 蓿"(2009年通过国家草品种审定);选育的大足黑山羊由国家畜禽遗 传资源委员会认定为国家畜禽遗传资源(2009年);"大足黑山羊资源 保护与利用"获得重庆市人民政府科技进步一等奖(2010年),在推动 草食牛生畜产业的发展上有巨大应用潜力,在自然生态条件相近的产业区推 广必将产生良好的经济社会效益。
西南大学 2021-04-13
一种新型生态养殖池塘系统
本实用新型公开了一种新型生态养殖池塘系统,涉及池塘水产养殖技术领域,包括水质监测传感模块、数据分析及控制模块、水质调配液储存模块和塘体,所述水质监测传感模块将塘体内的监测数据输送至数据分析及控制模块,数据分析及控制模块按照预先设定好的程序处理数据并控制连接水质调配液储存模块的水泵;塘内水体可以实现循环流动,增加水体的溶解氧浓度,促进水体的自净能力;池底的水产代谢物和饲料残饵可以随着水流收集到养殖区一侧池底的凹槽中,并可通过架设在凹槽上方带有腰形孔的PVC管道和连接PVC管道的水泵抽出池外,有效减少水
安徽建筑大学 2021-01-12
新型冠状病毒精准核酸检测试剂盒
2020年2月14日,暨南大学产学研深度合作企业、生物学博士后创新实践基地--广州海力特生物科技有限公司成功研发可定性和定量检测新型冠状病毒的试剂盒。 暨南大学生命科学技术学院王通教授和海力特公司朱托夫教授团队在1月26日紧急成立了科研公关小组,集中了15名科研、生产和质控人员,开展了针对新冠病毒假阴性的微量精准检测试剂盒的研发。 基于双方产学研深度合作所开发的新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒,已经进入疾控部门和医院开启测试。结果显示,检测27例确诊新冠病毒感染的样本中,该试剂盒全部检出;在50例疑似感染的咽拭子或鼻咽拭子样本中,已上市试剂盒检测出14例,海力特新冠病毒核酸精准试剂盒检测出21例(包含上述14例),最终这21例全部确诊,检出率提高33.3%。该工作表明,假阴性或“漏检”问题有望通过特异性提高试剂盒的灵敏度大大改善。并且,该产品也有望为新冠肺炎患者的疗效评估提供新的监控手段。 暨南大学与海力特共同在暨南大学东莞暨南大学研究院孵化的“东莞微量精准检测研究院”,已于2019年1月获得第三方检测许可证,现有新冠病毒检验能力每天300人份。
暨南大学 2021-04-10
新型冠状病毒精准核酸检测试剂盒
基于双方产学研深度合作所开发的新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒,已经进入疾控部门和医院开启测试。结果显示,检测27例确诊新冠病毒感染的样本中,该试剂盒全部检出;在50例疑似感染的咽拭子或鼻咽拭子样本中,已上市试剂盒检测出14例,海力特新冠病毒核酸精准试剂盒检测出21例(包含上述14例),最终这21例全部确诊,检出率提高33.3%。该工作表明,假阴性或“漏检”问题有望通过特异性提高试剂盒的灵敏度大大改善。并且,该产品也有望为新冠肺炎患者的疗效评估提供新的监控手段。 暨南大学与海力特共同在暨南大学东莞暨南大学研究院孵化的“东莞微量精准检测研究院”,已于2019年1月获得第三方检测许可证,现有新冠病毒检验能力每天300人份。
暨南大学 2021-04-10
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