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激光弯曲成形及应用前景

本文摘要:第一,前言通过模具完成的传统金属塑料加工,几乎不能适应环境制造业的多种小批量生产方式。钣金激光成形是一种新的塑料加工方法。 无模具,无外力的非接触热状态累积成型技术,特点是生产周期短,柔韧性大,准确度高。另外,利用红外温度计和形状测量仪,可以在数字激光加工机上建立全过程闭环控制,保证工件质量,提高工作条件。

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第一,前言通过模具完成的传统金属塑料加工,几乎不能适应环境制造业的多种小批量生产方式。钣金激光成形是一种新的塑料加工方法。

无模具,无外力的非接触热状态累积成型技术,特点是生产周期短,柔韧性大,准确度高。另外,利用红外温度计和形状测量仪,可以在数字激光加工机上建立全过程闭环控制,保证工件质量,提高工作条件。

板材激光倾斜作为一种没有新模具的成型技术,越来越受到板材成型加工界的关注,其基本原理是利用高能激光束扫描金属板表面时形成的不均匀分布温度场产生的热应力,制造塑性变形的工艺方法。(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure(美国电视),)当激光束相对于木板运动的轨迹是直线时,得到V形倾斜。

如果轨迹不重复或不是直线,则得到符合斜度的异形板。因此,激光整形通常被称为激光倾斜整形或激光倾斜。激光整形技术不仅需要完成的板倾斜、卷曲、深剪切等工艺,还需要游行板的反哭、矫正或卷轴的好书、方管或管的倾斜、收缩、痰状等。对该技术的研究还处于应对阶段,但对变形机制的说明是可行的,对成型过程中的各种影响因素缺乏理论分析和定量叙述,但板材激光倾斜成型的独特优势已经使人们感受到了它的潜在最大效果。

该工业可应用于航空、航天、微电子、船舶制造、汽车产业等多个领域。本文综述了激光倾斜成形的研究现状,并对应用范围和发展前景进行了未来发展。二、板材激光倾斜成形的研究现状2.1板材激光成形机制是根据激光冷却时板材厚度方向的温度生产的,激光成形有以下四种机制:温度梯度机。

金属板的一侧受到激光太阳光时,金属板的一侧受到激光太阳光时,太阳光区域的厚度方向不会发生明显的温度梯度。由于温度差异,附近光源的区域金属材料容易加热引起收缩变形,木板弯曲到偏移区域,但倾斜不小。背对光源的区域因不接收激光的太阳光温度变化而不大,热膨胀区域不受周围区域的约束,不会发生力量突发事件。

(威廉莎士比亚、温斯顿、热膨胀、热膨胀、热膨胀、热膨胀、热膨胀、热膨胀)加热时,热量流向周围材料,变形区域的材料膨胀,对传输区域的材料不产生满意的变形,但变形区域的材料无法完全恢复原来的形状,因此木板会朝附近光源的方向弯曲。如图1-a所示,此时获得的变形与钣金件的三点折弯形状相似。

屈曲机制。如果冷却区域过大,则材料的热传导率高,厚度太小,则由于周围材料的限制,冷却区域板的力不会变形,当压力变形导致材料屈服应力时,冷却区域的材料会部分不稳定,发生倾斜,加热展开时,周围材料对变形区域的约束力会提高,从而导致板发生更大的倾斜变形。在图1-b中,此时得到的变形与板平面方向发生挤压压力时的变形相似。变薄的机械装置,冷却区的材料不受热膨胀。

由于受周围材料的约束,材料在厚度方向不会引起更高的内力变形,因此材料不会被清洗,材料厚度方向不会减少,长度或宽度也不会增加。加热过程中,冷却区域的材料不能完全恢复,变薄。您可以自由选择正确的冷却路径来制作零件加工。图1-c中发生的变形类似于厚板在平面方向产生挤压压力时的变形。

弹性收缩机械装置,激光只有太阳光的一个部分区域时,板冷却区域发生的热膨胀比温度梯度机大,同时热膨胀呈局部性,板不会引起明显的弹性变形,从而导致板产生小的倾斜。然而,这种倾斜是有限的。因此,如图1-d所示,可以在周围区域展开点或块的太阳光,以减少变形。但是,该机制不能在同一个方向重复冷却,进一步增加变形量。

这是因为不放松最后获得的弹性变形,通常通过在周围区域展开点或块太阳光来减少变形。图1激光倾斜成形机2.2版激光成形的影响因素板料的激光成形是一个非常复杂的热耦合过程,影响其成形的因素主要是板材的几何尺寸,特别是板材的厚度影响明显。一般来说,随着板壳的减少,板对倾斜的阻力矩、板上/下表面的温度梯度和适当的倾斜力矩会增加。

在一定范围内,倾斜力矩的减少是主导的,随着木板的减少,倾斜角度会减少。但是,厚度减少时,压力力矩的减少成为主要因素,倾斜角度随着厚度的减少而增大。第二,材料的物理特性。热膨胀系数的减少对倾斜成型不好,但比热容的减少不会增加倾斜角度。

对于材料力学参数,屈服强度、弹性模量、硬化指数的减少会降低倾斜成型的再生可能性。三、激光参数,主要是激光束功率、光斑直径、扫描速度和扫描次数。实验研究表明,在材料承受的最低温度范围内,减少激光束能量,减少板材倾斜角度,增加光斑直径,可以减少板材表面单位面积的吸收能量,减少扫描速度可以缩短板材和激光束之间的能量交换时间,超越减少板材倾斜变形的目的。另外,由于一次扫描构成的倾斜角度较小,激光束经常沿着同一轨迹反复扫描,板倾斜角度随着扫描次数呈圆形线性减少。

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2.3板材激光成形的研究方法近年来,国内外学者以数值模拟和实验研究方面为重点,对板材激光倾斜技术进行了研究,分析了激光倾斜技术的要点和不存在的问题。2.3.1数值模拟激光倾斜是温度场和应力场之间的相互作用过程,属于简单的热耦合问题。

建立数学模型时,请使用3D非线性热结合模型,以符合实际情况。由于材料的热物理特性(导热系数、热膨胀系数、比热容、密度),力学性能参数(弹性系数、屈服无限)都与温度有关,分析将考虑材料性能与温度的函数关系。

大部分模型都考虑了座椅表面和周围环境中不存在的对流和电磁辐射传热。此外,热负荷通过用户子程序以适当单位表面生成的热流密度的形式描述动态热源。

目前,激光倾斜成形的数值模拟比较成熟的有三种。一种是有限元法。要利用有限元方法建立激光倾斜成形过程的数值模拟,需要对成型过程中温度、变形、偏移等变化的明确图像响应。

这可以解释成型机和定律。另外,通过数值模拟,通过特定的工艺试验,可以优化成型工艺参数,获得生产的最佳工艺参数人造。另外,在确认工艺参数后,通过数值模拟预测工件形态,验证工艺参数的自由选择是否合理,可以在研究中节省大量人力和物力。第二种是人工神经网络算法。

精度拒绝特别低或粗加工的激光倾斜型、柳仁、王忠雷、桂冲等明确提出了人工神经网络算法,其解释效率比有限元法有了很大的提高,计算效率与钣金的几何尺寸无关,就像有限元程序一样。更适合解决大型板材的优化问题。第三,遗传算法。将板材激光倾斜成形分为粗加工和精加工阶段,根据加工阶段明确提出不同的优化目标,利用遗传优化算法,将动态显式有限元用作成形角度解释器,优化激光成形的工艺参数。

为激光多扫描倾斜整形开发了缓慢准确的成型工艺。2.3.2实验研究板材激光倾斜成形实验过程只能在普通激光加工机完成。

如图所示。对于简单形式的工件,加热装置、监控装置、收钱等辅助装置也必须加热。实验中,板的一端固定在工作台上,移动工作台上或激光头,使激光束与板进行比较偏移,使激光束在板表面扫描。

一般来说,板材在太阳光表面涂上石墨,提高材料的激光吸收率,用热电偶测量板材表面温度,用偏移传感器测量倾斜角度。根据激光加工过程参数(包括激光束功率、激光束移动速度、光斑直径),对不同材料、形状不同的板进行激光倾斜测试,得到过程成型过程的变化规律。

图2板激光倾斜示意图也可以使用偏移传感器和红外温度计在数字激光加工机上建立全过程闭环控制,根据闭环系统的系统结果及时修改过程参数。可以准确地获得拒绝的变形量,提高加工精度。第三,研究动向和应用于未来发展在过去20年里,对激光倾斜成型技术的研究取得了一定的进展,但仍有很多问题需要解决。

第一,加工符合预期形状和尺寸拒绝的工件的方法是,激光倾斜成型技术能否大规模应用于实际瓶颈。这是因为工件的成型精度和热应力成型的不确定系数太多,所以热应力成型过程的第二个问题是制造符合预期形状和尺寸拒绝的工件。激光倾斜成形工艺参数多,参数之间相互作用,因此效率高、功耗低、工艺顺畅的最佳工艺参数的形成和提供成为该领域的难题之一。

再次,工件的整体几何形状及加工中几何形状对最终成型的影响还不太清楚。通常,薄板成形前有一个小斜度,即使在展开激光倾斜成形时直线倾斜,这个小斜度也不会以非常简单的方式影响读取和塑性变形的发展。

另外,轧制板等前期过程中发生的瓦海滩型肿胀也会影响热应力成形。该技术追赶得比较早,各项研究尚未到成熟期,但随着理论的不断深入和完善,以及数值模拟技术和柔性光纤传输等相关技术的迅速发展,板材激光成型技术作为现代工业生产中最重要的加工工艺,最终将在各领域得到更加普遍的应用。


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