圆振荡激光束提高激光弯曲成形效率

激光弯曲成形技术常用的激光类型是点激光,在温度梯度机理的作用下单次成形角度有上限,在3°左右。为了增大点激光单次成形角度,提高成形效率,本文以不锈钢304板为对象,通过试验对比探索了将圆振荡模式应用于激光弯曲成形中以提高弯曲角方法的可行性;并且借助于三维视觉传感器测量板件在圆振荡激光束弯曲成形过程中的动态响应,从余热效应、吸收率等角度分析其弯曲成形机理。对比试验结果显示,在激光能量密度较高的情况下,圆振荡模式确实可以明显提高工件的弯曲角,增长率在60%左右。同时,三维视觉传感器的测量结果显示出了板件在成形过程中的复杂形变与角度变化过程:板件在长度与宽度方向上均产生了塑性变形,长宽形变比约为10∶1;单次扫描成形板件弯曲角增长过程呈现不同的增长曲线;多次扫描成形弯曲角分布不均衡。此外,板件厚度也逐渐增加,热影响区微观晶粒得到细化。为进一步理解圆振荡激光束弯曲成形过程与机理提供了试验支撑。

船舶钢板激光弯曲成形的实验研究

在对船舶钢板激光弯曲成形过程进行实验研究中,采用CO2激光器研究了激光功率、扫描速度、扫描次数以及钢板厚度对船舶钢板激光弯曲成形的影响规律。实验中实时测量了船舶钢板激光弯曲成形过程钢板弯曲角度和温度的变化。结果表明:钢板弯曲角度随激光功率的增加而增加,随激光束扫描速度的增加而减小,而且随着钢板厚度的增加,弯曲角度减小;激光工艺参数和钢板厚度都对钢板激光多次扫描成形产生影响,钢板的弯曲角度随着激光扫描次数的增加而增加。对于较薄的船舶钢板,钢板弯曲角度随扫描次数增加近似呈线性增加,而较厚的钢板,随扫描次数的增加,钢板弯曲角度的增加逐渐减小。

激光弯曲工艺中板材厚度的影响规律

用大变形弹塑性有限元法对金属板材柔性成形新工艺———激光弯曲进行了动态数值模拟。从热学及热力学的观点出发，阐明了该工艺的变形机理，建立了弯曲过程中的应力模型；论证了板料厚度对温度梯度和弯曲角度的影响，提出了能够实现激光弯曲工艺的最小相对光束半径的新概念，为该工艺进一步深入研究奠定了基础。模拟结果与试验吻合较好。

Ti-6Al-4V钛合金的激光弯曲成形特性

以Ti6Al4V薄板材料为研究对象,研究了激光弯曲成形技术在钛合金上的应用特征。通过实验描述了不同扫描参数对弯曲角的影响规律,并对多次扫描下的板材弯曲动态特性进行了研究。结果表明:弯曲角随扫描次数呈近似的线性增加关系;在扫描次数一定的情况下,存在一个最优的累积线能量使弯曲角达到最大;不同的材料状态在加热和冷却过程呈现出不同的弯曲动态特性。此外,对激光弯曲后的材料微观组织、力学性能进行了测量和分析。结果表明:扫描参数的选择对发生相变的区域形状与相变区组织有较大影响;多次扫描后,加热区材料的强度与硬度均增加,塑性降低。

预载荷下板料激光弯曲成形的工艺参数分析

预载荷下板料激光弯曲成形是一种较新的板料弯曲成形方法,本文对其工艺参数进行了分析研究。使用软件ABAQUS建立了预载荷下板料激光弯曲成形的有限元模型,并进行了试验验证,在此模型的基础上,采用均匀设计法进行了变工艺参数仿真试验设计,利用仿真试验结果建立了各工艺参数与变形量间的回归模型,并进一步分析了工艺参数对变形量的影响及其内在原因。研究表明,各工艺参数中扫描速度对变形量的影响最大,而激光功率的影响最小;光斑直径与扫描速度间存在对变形量有高度显著影响的负交互作用;变形量随预载荷增大近似呈指数上升,随激光功率的增大近似呈线性增大,随光斑直径的增大近似呈线性下降,随扫描速度的增大呈现先减小后增大的趋势。

中厚船舶钢板激光弯曲成形几何效应的数值模拟

建立板材激光弯曲的三维非线性准静态弹塑性热力耦合有限元模型。使用有限元软件 MSC Marc对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程进行数值模拟。计算了船舶钢板激光弯曲成形过程的温度场和变形场, 并进行相应的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好。用建立的模型对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程中钢板的几何效应进行数值模拟, 讨论了一定工艺条件下钢板几何参数与弯曲角度之间的关系, 为在将来实际生产中制定和优化钢板激光弯曲成形的工艺参数提供理论依据。

网格自适应技术在船用钢板激光弯曲成形过程数值模拟中的应用

利用有限元分析软件MSCMarc,采用不同网格划分方法 ,分别建立板材激光弯曲成形的三维弹塑性热力耦合有限元模型。其中一些模型引入了网格自适应技术。用这些模型计算分析了 6mm船用钢板激光弯曲成形过程的温度场及变形场。结果表明 ,自适应技术有效的缩短了模拟计算的时间 ,在精度变化不大的情况下 ,大大提高分析效率。计算结果与实验结果吻合较好。

CO_2连续激光弯曲硼硅酸盐玻璃薄片的实验研究

利用CO2连续激光对硼硅酸盐玻璃薄片进行了弯曲实验,确定了用CO2连续激光弯曲厚度150μm的玻璃所需功率密度阈值。研究了激光功率、扫描速度、扫描次数及样品宽度对弯曲效果的影响,并简要分析了弯曲现象产生的原因。给出了弯曲加工时激光功率和扫描速度的范围,获得多组可以成功弯曲玻璃样品的工艺参数。实验结果表明,采用CO2连续激光可以对硼硅酸盐玻璃薄片进行弯曲加工,弯曲角度可达24°以上。

Al_2O_3陶瓷薄片CO_2连续激光弯曲试验

脆性材料的激光弯曲成形是激光快速成形技术的重要应用。本文通过改变激光功率、扫描速度等工艺参数,利用CO2连续激光对氧化铝陶瓷薄片进行了弯曲试验。同时,引入线能量密度来寻求适合弯曲的最佳工艺参数,并结合氧化铝陶瓷的高温性能分析了其激光弯曲特点。试验结果表明：氧化铝陶瓷在温度梯度机制下要实现激光弯曲必须使样品表面达到一定温度以降低其脆性和屈服应力,避免裂纹的产生;采用CO2连续激光可以对氧化铝陶瓷薄片进行弯曲,弯曲角度可达2°;氧化铝陶瓷的激光弯曲过程具有强烈的温度敏感性,当试样表面温度大于临界温度时,弯曲角度迅速增加;适合弯曲的最佳线能量密度为17~24 J/mm。

钢管激光弯曲成形的数值模拟

为了研究钢管激光弯曲过程,采用数值模拟的方法研究了激光弯曲钢管的温度场以及应力应变场的变化特点,分析了激光弯曲钢管的动态过程,解释了激光弯曲钢管过程中沿钢管壁厚各点的弹塑性变形的规律。结果表明,在给定技术参数下,激光扫描处横截面沿壁厚方向均产生压缩塑性变形,且下表面的压缩塑性应变比上表面要大,并解释了其机理。同时研究了激光工艺参数对弯曲成形角的影响,随着激光功率或激光扫描角度的增加,弯曲角度增加。

人工神经网络技术在板料激光弯曲中的应用

基于人工神经网络基本理论,建立在板料激光弯曲中预测材料表面最高温度、弯曲角度的BP网络模型。借助于MATLAB仿真软件中的神经网络工具箱作为开发平台,将试验样本数据和经过试验验证的数值计算结果作为补充的样本数据用于BP网络的训练,利用训练好的BP网络对非线性的样本数据规律进行拟合,实现激光加工工艺参数的优化,为实际生产和加工提供有效的依据。

扫描路径规划对激光弯曲成形影响的实验研究

在三维激光成形中, 扫描步距、扫描的先后次序、扫描线距自由端的距离等扫描路径规划参数对最终变形量都有影响。实验表明: 当扫描线距自由端的距离 L′增加时, 弯曲角度随之增大, 但当 L′继续增加时, 板料的弯曲角度却减小, 最后逐渐趋于平缓。当扫描步距太小, 板料的总体弯曲效果并不好, 而且由于重叠加热, 使板料硬度降低。随着扫描步距的继续增大, 板料的最终弯曲效果只是每次扫描的弯曲变形量的简单迭加。而且实验发现, 先采用大的步距对板料进行扫描, 然后在两条扫描线之间再插入扫描线, 此时的弯曲效果比顺次加热的弯曲效果要好。

薄板激光弯曲温度场的数值模拟与校验

采用MSC .Marc非线性有限元软件 ,对薄板激光弯曲过程中的温度场进行了数值模拟 ,得到了引起薄板激光弯曲变形的温度场的变化规律 .通过温度传感器测量与激光扫描线相对应的薄板下表面温度变化的规律来验证数值模拟的结果 .模拟值与实测值基本吻合 ,表明数值模拟结果可作为激光加工工艺参数选择的依据 .

板料激光弯曲试验

针对大飞机壁板用的铝合金板料AA6056进行激光弯曲过程的试验研究.试验选用厚度为1.0 mm和2.5 mm的薄板,采用多组不同的工艺参数进行对比分析.采用直径0.1 mm的镍铬-镍硅热电偶作为温度传感器,YOKOGAWA MV200型便携式记录仪测量板料表面的温度;使用MV-1300UM CCD拍摄板料激光弯曲变形的过程,通过自行开发的实时采集软件记录并进行图像处理,最终得到了板料激光弯曲变形过程的实测曲线.试验结果为该过程的数值模拟提供了更为精确的验证依据,为深入研究板料激光弯曲过程奠定了试验基础.

板料激光弯曲的屈曲机理的研究

介绍了激光弯曲的三种成形机理 :温度梯度机理、增厚机理、屈曲机理。由于不进行预弯曲板料经激光束扫描后 ,仍可产生背向激光束的弯曲变形 ,针对这一现象 ,用有限元方法分析了其成形过程中温度场、应变场的变化 ,提出其成形机理仍属于屈曲机理 ,并作出了相应解释。通过实验与计算的方法 ,研究了反向弯曲角度与光束扫描速度的关系。

板料激光弯曲成形的温度场三维数值研究

板料激光弯曲成形是一种利用激光成形构件的柔性成形技术 ,以平板激光单次扫描成形的过程为研究对象 ,应用有限元分析软件ANSYS进行二次开发 ,对温度梯度机理下弯曲成形过程的温度场进行了系统的研究。建立了温度场的有限元分析模型 ,研究了给定技术参数下激光弯曲温度场的动态变化过程和温度场的分布 。

扫描次数对板料激光弯曲成形影响的有限元仿真研究

采用有限元方法实现了激光弯曲成形多次重复扫描过程的仿真。研究了板料上下表面的应变、温度等随时间的变化规律,结果表明:板料的弯曲角度与扫描次数间基本保持线性关系,而且第一次扫描板料产生的弯曲角度最大。

板料激光弯曲成形动力显式有限元模拟

考虑物性参数与温度的相关性 ,将三维瞬态温度场与热弹塑性形变场耦合 ,对激光诱发的热应力弯板过程进行了动力显式有限元模拟并定量地揭示了其成形机理 .分析发现 :激光弯曲成形时板料的应力状态与机械折弯时有根本不同 ;当激光束沿直线单向扫描时 ,板料两端的弯曲角度不同 ;板料的长度大于 1 0倍板厚或 5倍光斑尺寸时 ,板长对弯曲角度的影响不再显著 ;沿扫描方向 ,距离光斑中心 3倍光斑尺寸以外的区域 ,仍然对弯曲变形量产生影响 .

工艺参数对管材激光弯曲成形影响规律的研究

管材激光弯曲成形是一种柔性金属塑性成形方法。将连续的激光光斑简化为一间歇跳跃的方形匀强面热源,并考虑材料性能参数与温度的相关性,建立了管材激光弯曲成形的热-机耦合有限元工艺仿真模型,对成形过程进行了数值模拟。有限元模拟结果表明:在其他条件不变的情况下,激光弯曲角度随激光功率的增大而增大,两者基本上成线性关系;弯曲角度随扫描速度的升高而减小,随光斑直径的减小而增大,但当光斑直径减小到一定程度后,弯曲角度开始减小;弯曲角度随扫描包角的增大而增大,当扫描包角为180°时,弯曲角度达到最大,弯曲角度随扫描包角的继续增大而减小;扫描次数与弯曲角度间成近似的线性关系,且第一次扫描管材产生的弯曲角度最大。

板料激光弯曲成形工艺参数优化设计

提出了一种以动态显式有限元为解算器 ,并采用遗传算法对矩形板激光弯曲成形工艺参数进行优化设计的方法。介绍了根据拟成形角度 ,制定板料激光弯曲成形工艺参数的过程 ,并通过一算例公布了一组优化的工艺参数。