板料无模成形技术——热应力成形

热应力成形是一种通过不均匀加热产生的热应力来使板料成形的方法,与传统成形工艺相比具有显著优势。本文依据热应力成形所用加热方式的不同,把热应力成形分为3类:火焰加热的水火弯板成形、激光热应力成形和高频感应热应力成形,对这3类热应力成形的机理、特点和应用分别进行了详细论述,同时对他们作了比较,分析了它们各自的不足,指出了进一步研究的方向。

板料高频感应热应力成形技术试验研究

文章在分析水火成形和激光热应力成形研究工作基础上,选择了钛板作为研究对象,使用自己设计的试验装置对高频感应热应力成形进行了试验研究,得到了感应加热工艺参数、冷却方式和材料性能等因素对板料弯曲变形的影响规律。结果表明:板料弯曲角度随着电流的增大或线圈移动速度的提高而先增后减;采用水冷方式能够比空冷方式获得更大的弯曲角度;板料弯曲角度随着电流频率的提高增大。

激光诱发热应力成形技术

介绍了一种利用激光扫描金属薄板时 ,在热作用区域内产生的强烈温度梯度而诱发的热应力 ,使板料实现塑性变形的工艺方法。综述了其国内外发展现状及可能的应用领域、激光成形的机理和现有的主要模型 ,定性论述了影响成形的主要因素、存在的主要问题和今后的研究方向。

激光热应力成形弯折区形貌演变规律研究

目的针对激光热应力成形弯折区增厚现象,揭示激光热输入、弯曲角度和成形机制对弯曲过程的影响,以及弯折区域形貌的演变规律,为提高激光热应力成形弯折区域的形貌可控性提供参考。方法采用高速相机拍摄成形过程中热输入和弯曲角度对弯折区的宏/微观形貌的作用效果,并采用共聚焦显微镜观察试样的宏观形貌,采用光学显微镜分析微观组织,通过维氏显微硬度计测量弯折区附近材料的硬度分布情况,同时结合温度场数值模拟和表面张力理论分析,揭示弯折区形貌的影响因素及形成机制。结果在低比能作用下,弯折区的熔融材料在激光扫描结束后快速凝固,并在扫描次数逐渐增加的过程中其表面逐渐隆起,并形成凸起状形貌,表面粗糙度随着扫描次数的增加呈现上升趋势,由5.5μm增至37.6μm。在高比能作用下,熔融材料的流动性得到提升,并在表面张力的作用下充分铺展,宏观形貌由凸变平,最后呈现凹形形貌,表面粗糙度随着扫描次数的增加呈现相反的变化趋势,由31.7μm减至5.8μm。此外,在塑性成形过程中,熔池流动仍受到成形角两侧壁面的限制。硬度测试结果表明,激光热应力成形弯折熔凝区域的硬度略高于基体的硬度,热影响区的硬度比基体的硬度降低了40%。结论激光热输入、弯曲角度和成形机制会影响弯折区材料表面的挤压、熔化、流动、凝固过程,以及材料内部的温度梯度和界面表面张力,在这些因素的影响下弯折区域的轮廓形貌、成形粗糙度、显微组织和硬度分布发生了变化。

三维移动式钢板高频感应加热成形电磁—热—力全耦合有限元建模研究(英文)

文章基于ANSYS-APDL语言,建立了三维移动式钢板高频感应加热成形电磁—热—力多物理场耦合有限元模型,并使用线圈单元选取法实现了感应线圈热源模型的移动。文中采用此模型研究了Q345钢板在不同加热功率下的变形情况,得到如下结论:钢板加热时受热不均匀,加热区上下表面温差很大最后阶段出现端部效应;随着加热功率的增大,钢板表面瞬时最高温度也增大;加热过程中钢板最大压应力出现在上表面加热区前端,最大拉应力出现在钢板上表面加热区的前方;冷却后钢板最大压应力出现在加热线末端,最大拉应力出现在加热线中段区域;开始时加热区上翘,已加热区冷却下凹,当热源接近末端时,已加热变形区上翘,钢板经过冷却后,整体下凹;随着加热功率的增大,加热区域Y方向变形Uy越大,钢板弯曲角度线性增大,曲率半径先减小后趋于定值;改进后模型的模拟结果与相同实验参数下的实验结果基本吻合,与传统模拟方法相比更接近实验结果。

金属板料的几种无模成形技术的研究现状

介绍了用于板料塑性成形加工的喷丸成形、数字化渐进成形、无模多点成形、激光热应力成形和激光冲压成形等几种无模成形技术的国内外研究现状、基本原理和特点 ,并就关键技术。

管和板的热应力弯曲工艺

热应力弯曲是一种特殊的成形方法 ,具有无外力、无模具、便于现场操作等不可替代的优点。本文对管和板的热应力弯曲的工艺方案、变形规律及工艺参数的影响进行了试验研究 ,据此制定了具体的弯管和圆柱面的成形工艺 ,并达到了预期的目的。

塑性成形技术的新思路

锻件通常是用单一的成形工艺加工的。随着锻件尺寸和精度的提高 ,需要更大吨位的成形设备和非常昂贵的、高精度的模具。由于模具在非常高的接触应力下工作 ,其寿命大为缩短 ,因此 ,锻件的制造成本也不断提高。为了解决上述问题 ,以几个工程应用中的典型件为实例 ,介绍了如何灵活地利用不同塑性成形工艺的特性 ,适当地把几种不同工艺结合在一起 ,把获得高精度工序与强烈的金属流变过程分离开来的塑性成形新方法。

金属板料激光无模成形技术研究的现状

金属板料激光无模成形是一种先进柔性制造技术,它包括激光热应力成形、激光冲击成形二种方法,本文分别介绍它们研究的现状、机理、特点,同时也指出其存在的问题。

激光能量密度对激光弯曲成形的影响

激光弯曲成形是一种热应力成形塑性加工技术。光斑的能量密度的大小对弯曲角度和材料的组织性能影响很大。增加能量密度 ,板料的弯曲角度显著增大。对于一种材料 ,总存在一组特定的工艺参数 (光束输出功率、扫描速度、光斑大小等 )使板料的弯曲角度最大。而且通过合理控制光斑的能量密度 。