激光先进制造技术研究室
Department of Laser Advanced Manufacturing Technology
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激光加工单元技术
(1) 激光-电弧复合焊接头
激光-电弧复合焊接技术集成激光与电弧两种热源，它不是两种单热源的简单叠加，而是两者相互作用、相互加强，发挥两者优势，形成一种复合、高效的热源，其工艺稳定性高，能够较大的熔深，并能大幅度提高焊接适应性和焊接效率，在厚板焊接领域具有广阔的应用前景。而复合焊接头是实现复合焊接的关键技术，它能够将激光束与电弧在空间位置上有效集成在一起实现焊接过程。
主要特点
适用于大功率激光源，具有独特模块设计 在有限的空间内实现激光束与电弧的紧筹集成，结构精巧 专业的气帘设计可以有效的吹走焊接溅渣，确保聚焦镜片与保护镜片的连续工作，保证焊接质量 特殊的水冷腔设计，确保镜片24小时连续工作 焊炬在X、Y 和Z 方向上独立调整，满足特定需求 可以与各制造商的GMA系统相组合
应用领域
厚板料焊接 拼焊板 造船 铁道车辆建造 白车身 传动系
(2) 激光复合切割头
激光切割技术是近年来发展非常迅速的激光加工技术之一，在工业领域已经得到广泛应用。但目前被切割的金属材料厚度多为6mm以下。而随着造船与重型机械行业的发展，厚板切割的需求也越来越大。为此，本团队成功研制出激光复合切割头，它可以采用低功率激光器实现厚板的切割，最大切割厚度达到70mm。
主要特点
结构紧凑、精巧 特殊设计，仅需2kW激光就可实现厚板切割(50mm) 模块化设计、方便拆卸、利于对现有设备改造
应用领域
厚板料切割 造船 重型机械
(3) 激光熔覆自动送粉器及送粉喷嘴
HUST-IV 型自动送粉器主要由机械部分、气动部分及交流伺服控制的电气部分组成。该送粉器的三个送粉斗由三台伺服电机独立驱动，可以实现分别送粉和同时送粉，并独立调节送粉量的大小，满足激光熔覆制备梯度功能材料涂层的要求，是激光熔覆设备的专用附件之一。因送粉精度可控性高、送粉性能稳定、调节维护方便，在国内大中型企业广泛应用于激光表面熔覆、激光表面合金化、激光三维制造、激光复合加工等。此外，其还特别适用于某些特定场合的微量送粉。
送粉喷嘴是一种将金属粉末送入激光作用区的机械结构，它能够在激光束作用于基体材料的同时精确送入金属粉末，完成激光熔覆的加工过程。针对实际工业应用，设计了同轴送粉喷嘴。在激光加工过程中，激光束经常改变扫描方向，为了使熔覆层在各个方向均保持相同的精度和性能，必须采用同轴送粉方式，尤其适用于激光三维制造。
主要技术参数及特点
1)最大储粉容量 10 公斤/单斗； 2)送粉量可调范围 3～50 g/min，送粉量控制精度 ±5%； 3)送粉方式：单斗送粉，双斗送粉，三斗送粉； 4)可实现同轴送粉和旁轴送粉，激光熔覆的粉末利用率大于90%； 5)粉末流量通过电位器调节交流伺服电机的转数，调节方便； 6)控制面板设有手动及自动档送粉模式； 7)自动档与激光加工机床、激光器等实现一体化控制； 8)送粉器自动档与激光加工机床、激光器等实现具有高的安全互锁防护功能；
(4) 激光熔覆合金粉末
在激光熔覆加工过程中，合金粉末与激光束作用，在基体材料表面形成性能良好的涂层，该涂层根据实际需求，一般具有高的耐磨性能和良好的抗腐蚀性能。同时，合适的粉末可以有效抑制熔覆过程中产生的裂纹等缺陷。 为此，根据不同的应用需求，研制的系列合金粉末包括镍基、铁基、钴基、铜基自熔合金、以及上述合金与碳化物（WC、TiC、SiC等）颗粒组成的金属陶瓷复合粉末以及Al2O3、ZrO2等陶瓷材料等。其适用的工件基材包括钢铁、铝合金、铜合金、镍合金和钛合金等，形成的熔覆层分别具有抗腐蚀性能、高韧性、高耐磨性和耐高温等性能。此外，为了提高激光淬火的效率，研制了激光淬火专用涂料，其具有吸光率高、淬火效果好、淬硬层质量好的特点。
(5) 高功率激光振镜
高功率激光振镜由箱体外壳、1070nm功率可调光纤激光器、导光系统（包括激光扩束镜、反射镜等）、光路偏转系统（X、Y反射镜及扫描电机和驱动板等）、F-THETA镜组聚焦系统，振镜控制卡和PC工作站等组成。该扫描系统具有结构紧凑、坚固防尘、安装方便精确、抗干扰能力强等特点。该系统的设计充分考虑了振镜电机及驱动板的散热问题，加入水冷和风冷系统，确保了长期工作状态下系统的稳定性。
应用领域
高速切割 高速焊接 激光调阻 快速成型 高速高精度激光标刻
技术特征
工作波长： 1070nm 最大入光孔径： 28mm 有效焦距： 525mm 最大工作激光功率： 4kW 电机摆动角度: ±20° 位置信号输入范围 ±10V(MAX) 电子线路稳定度 50PPM/°C DC 线性度 99.9% 位置信号输入范围 ±10V(MAX) 小角阶跃响应时间 0.9ms 反电动势电压 0.44mV/degree
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