金属板件等离子体弧柔性成形热过程计算与分析

建立了金属板件等离子体弧柔性成形的热过程数学模型，计算并分析了成形过程中板材的热物理参数、几何尺寸、等离子体弧扫描速度、冷却条件等因素对成形零件的温度场分布的影响规律。研究发现：在一定的成形条件下，可实现成形的板材厚度存在极限值；在保证板材表面温度足够高的前提下，采用较高的扫描速度仍可以获得较好的成形效果，而引入冷源，可更好地控制板件最终形状。     

利用激光局部硬化效应提高2B06铝合金板材拉深成形性研究

针对2B06铝合金复杂零件成形困难问题,提出了利用激光热处理局部硬化提高板材成形性的思路。在通过激光热处理试验研究了铝合金板的激光硬化效应的基础上,采用数值模拟计算了铝合金板激光热处理过程中激光光斑路径和其周边热影响区域的峰值温度场,并通过实际测温验证了其准确性。提出并构建了耦合性能梯度的差性坯料模型,对激光局部硬化的杯形件拉深成形性进行了模拟和试验研究。结果表明,激光扫描方式可以形成稳定的梯度温度场并对周边非加热区影响较小,且可以通过多道次扫描方式设计不同宽度范围的大梯度差性板材坯料。力学性能试验表明激光热处理可以有效地提高铝合金的局部加工硬化能力,这种效应可以有效抑制杯形件拉深时圆角大变形区的减薄,从而提升了板材的拉深性能。在上述基础上,将激光局部热处理用于2B06铝合金航空复杂口框零件的成形,通过设计激光处理路径和参数,获得合理的局部硬化区域,可有效地避免在加强筋处出现过度减薄导致的破裂,大大提高复杂零件的成形性。     

关于板件激光热成形工艺规划方法的研究

根据计算速度快捷的曲面生成算法-几何参数法,提出了基于几何参数法的模拟板材激光成形全工艺的新方法,应用VB软件实现了此模型的板材激光成形全工艺模拟.并提出了基于几何参数法的工艺方案设计和工艺控制方法.模拟计算结果证明,该方法在模拟整个激光成形过程中应用的可行性和实用性.     

不锈钢薄板的激光弯曲成形试验研究

以不锈钢薄板的激光弯曲成形为研究对象，通过实验研究其成形过程及影响因素。首先介绍了激光成形的工艺过程及影响因素；然后通过试验研究了激光能量、扫描速度、激光光斑大小和扫描次数等因素对弯曲成形角度的影响。     

激光弯曲成形温度场与应力场的有限元模拟

建立了三维瞬态温度场的数学模型。使用有限元分析软件M SC.M arc对41C r4钢工件激光弯曲成形过程的温度场进行了有限元数值模拟,并在温度场的基础上进一步分析了板材激光弯曲成形过程中的应力场。     

金属薄板激光弯曲成形的工艺参数研究

以不锈钢薄板的激光弯曲成形为研究对象,研究其成形的工艺过程及影响因素;介绍实验设备和激光调焦方法。通过实验研究了激光能量因素、扫描速度因素、激光光斑大小和扫描次数等因素对弯曲成形角度的影响。     

用于SLS快速成形制造中振镜式激光扫描系统的关键技术

针对选择性激光烧结快速成形制造的需求，探讨并深入研究了振镜式激光扫描系统的组成，成形过程中线性扫描、图形畸变的校正、扫描系统机械滞后性的补偿、激光功率与扫描速度的匹配及成形精度等关键技术问题。     

等离子电弧加热弯曲精确成形试验

为了实现等离子电弧加热的精确弯曲成形,采用等离子电弧沿直线对1Cr18Ni9Ti不锈钢板材进行加热弯曲成形试验,并用CMOS1303uc数字相机等硬件和相关软件在等离子电弧加热弯曲成形的过程中对弯曲角度进行实时检测,实现了对成形过程的闭环控制。试验结果表明:当扫描次数较少时,板材弯曲角度随扫描次数增加近似呈线性增大;当扫描次数较多时,由于增厚效应的影响,单次扫描弯曲角度的增量会不断减小,弯曲效率明显降低。为了确保加工过程的可靠性并提高成形效率,根据加工余量的不同将成形过程分为粗、中、精三个加工阶段,各个阶段分别采用不同的工艺参数进行加工,通过弯曲角度分别为20°和30°的不锈钢薄板的成形试验验证了该方法的有效性。     

板料激光正弦扫描成形研究

板料激光弯曲成形是一种利用激光成形工件的柔性成形技术。研究激光成形过程中板料变形与扫描路径之间的关系对该技术的应用尤为重要。文章以板料激光扫描成形过程为研究对象,对激光曲线扫描中较为普遍的正弦路径进行了有限元模拟分析。结果表明,在相同工艺参数下,正弦扫描时,光斑在板料边缘停留时间相对较长,温度峰值攀升更为迅速;由于板料成形中只受热应力作用,变形区域的形状、大小与扫描路径有关。由于约束的影响,正弦扫描成形时,板料加热区表现为一个半径较大的圆弧状区域,并且由于板料中间部位受到的刚端抑制作用相对较大,使两端产生翘曲。随着弦高的减小,翘曲现象减轻,渐呈准直线。     

激光分形烧结快速成形装置的研制

根据激光分形烧结快速成形要求其扫描过程中无反向间隙和高分辨率的要求,设计并研制出了由钢丝绳牵引驱动的二维扫描工作台,铺粉装置,激光器,计算机控制系统组成的激光分形扫描快速成形系统。     

Dynamic analysis on laser forming of square metal sheet to spherical dome

Laser forming (LF) is a new die-less forming technique that employs the energy from a laser beam to modify and adjust the curvature of sheet metals. In order to advance the LF process further for realistic application industry, it is necessary to consider large scale three-dimensional laser forming (3DLF). The main problem of 3DLF is the understanding of the mechanism and the planning of laser scanning strategy. This paper illustrates the temperature field, stress–strain field, and deformation field in the process of 3DLF of square sheet to spherical dome with spider-lines strategy with a finite element method (FEM). The explicit dynamic integral is used in the work presented in the paper rather than implicit method for improving the computational efficiency and accuracy. The FEM results showed that the inner stress induced by the laser beam propagates through the sheet as a stress wave, and the thermal stress and the stress wave in the sheet are the main influence factors in 3DLF. Also, the FEM results have been verified against experimental data, and a reasonable correlation has been found. The work showed in the paper would be beneficial of the parameter optimization of laser scanning strategy and the control of the formed precision of the sheet in 3DLF.     

板料激光三维弯曲成形的工艺研究

激光成形是1种利用激光作为热源的热应力无模成形新技术.介绍了激光成形的工艺过程及加工设备,分析了激光成形机理,研究了板料激光三维弯曲成形的工艺以及典型工件的成形方案.最后综述了该工艺技术的发展前景.     

板料的快速激光成形技术及其应用

介绍一种利用激光扫描金属薄板所导致的热应力来实现塑性变形的工艺方法，根据激光扫描时所形成的两类典型温度场，探讨激光成形的机理，在板料的几何参数，热物性，光束能量及分布等方面分析激光成形的技术要点，提出该技术所面临的问题，并展望其应用领域和前景。     

Experimental study and computer simulation of fracture toughness of sheet metal after laser forming

Fracture toughness is one of the most important mechanical properties for sheet metal in many applications. However not enough attention has been paid to the effects of laser forming conditions on fracture toughness of sheet metal. This paper presents an integrated fracture toughness model to study fracture toughness of sheet metal after laser forming. Microstructure, distribution of residual stresses and geometry of sheet metal specimen are considered in the model. Results of residual stress from microstructure-integrated finite element modelling of laser forming are incorporated in the model. Low carbon steel is used in this paper to validate the model. The results from the fracture toughness study are found to be consistent with microstructure analysis .     

基于激光冲击波的板料塑性成形新技术

提出利用激光冲击波技术实现板料的柔性塑性成形，分析了其成形机理、工艺过程和技术特点。利用脉冲能量为10－30J，脉宽为20ns的激光束，对SUS304薄钢板和40Cr进行了激光冲激波胀形实验，初步的实验结果表明，激光冲击波板料成形是一种冷塑性成形技术，具有超快速、高应变率等优点和较大的成形柔性。能适用于常规模具无法成形的结构钢和复合材料的成形，拓展了冷冲压成形的零件范围。     

板料激光曲线弯曲成形温度场的数值研究

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。以矩形板激光单次扫描成形的过程为研究对象，通过对有限元分析软件ANSYS进行二次开发，建立了基于扫描路径的动热源模型，并系统研究了各技术参数下激光弯曲温度场的动态变化。分析发现：（1）曲线扫描准稳态过程的温度峰值要小于同工况下直线扫描情况，且持续时间短暂，温度峰值不断跳跃；（2）相同工艺参数下，随着扫描路径曲率的增大，温度峰值及加热区温度梯度均减小，当扫描路径曲率继续增大时，温度峰值及加热区温度梯度却随之增大；（3）提高激光功率，降低扫描速度以及在恒定线能量密度下增大扫描速度，均使板料温度梯度增大，而增大光斑直径，温度梯度减小。     

板料激光弯曲成形技术的研究现状及展望

综述了近年来国内外对激光弯曲成形技术的研究现状,概述了激光工艺参数、板料几何参数及材料性能等因素对弯曲成形的影响,分析了扫描轨迹对成形结果的影响以及激光成形闭环控制系统的应用,并对板料激光弯曲成形的应用和发展前景作了展望。     

铝板数控单点渐进成形的成形极限曲线研究

对薄壁复杂构件进行数控单点渐进成形时,板料易发生破裂、起皱等缺陷,且材料变形机制演化复杂,对加载条件极为敏感,使得板料在数控单点渐进成形时的破裂预测和控制变得极难。为此,选取1060铝板作为研究材料,通过试验研究了数控单点渐进成形技术中板料的成形性能,以实现对破裂的预测和控制。利用拓印法将制件的空间变形问题转化为平面变形问题,采用数码显微镜对拓印的制件网格数据进行测量和提取,选用插值法和多项式拟合法对数据进行拟合处理,最终得到了1060铝板料在数控单点渐进成形技术下的成形极限曲线（FLC）。通过对FLC进行分析研究,得到了制件破裂区和安全区域的应变分布,实现了制件破裂的预测和控制。为进一步提高1060铝板的成形极限,将超声振动引入到单点渐进成形中,通过试验对比研究了超声振动辅助渐进成形的FLC和传统渐进成形的FLC,试验结果表明：当振动功率为120 W、振动频率为25 kHz时,1060铝板料的成形极限提高了11%。