钛合金板料激光曲线弯曲及热辐射对其组织性能的影响

研究了激光能量密度、路径曲率和扫描次数对TC4（Ti－6Al-4V）板料弯曲变形的影响规律,同时,分析了热辐射对板料显微组织和表面硬度的影响。结果表明：（1）存在一个最的能量密度值使板料一次弯曲所获得的的弯曲角度达到峰值;（2）随路径曲率的增加,弯曲角度减小;（3）第一次扫描以后的扫描次数与弯曲角度呈准线性关系。（4）合适的工艺参数不会导致材料显微组织变化,且激光热辐射对材料表面有淬火效应,使加热区材料表面硬度均有所提高。     

激光参数对Ti6Al4V钛合金激光冲击成形的影响

研究在Ti6Al4V合金激光冲击成形过程中,不同激光参数对板料弯曲角及表层硬度的影响。结果表明:当激光功率密度小于3GW/cm2时,弯曲角随着激光功率密度线性增加,激光功率密度超过3GW/cm2时,由于表面熔化现象的出现,弯曲角出现减小的趋势;板料弯曲角随冲击次数的增加也呈线性增长,但弯曲阻力的增加使得弯曲角的增长速度逐渐减慢;随着激光功率密度的增加,材料表面冲击区的硬度增高,表面硬化层的显微硬度最高达HV490,硬化层厚度约为1.0mm。     

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。     

利用高功率二极管对H13钢表面进行激光硬化

应用高功率二极管激光器对H13钢进行了表面硬化研究.本试验中除激光功率和扫描速度外,表面加热温度被选作为特定的激光处理参数.试验结果表明,尽管激光设定功率和扫描速度相同,一旦表面处理温度设定不同,获得的表面硬化层的深度、宽度和显微组织有所不同.作为典型试样,其表面加热温度为1400 ℃时,硬化层的显微组织依次为柱状晶区+等轴晶区+相变硬化区+热影响区+基体.     

双相高强钢板的激光弯曲成形数值模拟

为了探究汽车车身用DP980双相高强钢板的激光弯曲成形特性以及激光参数对弯曲角的影响,利用ABAQUS有限元分析软件对DP980双相高强钢板的激光弯曲成形过程进行了数值模拟,研究了激光扫描过程中板材内部的温度场分布,揭示了DP980钢板激光弯曲成形的机理;并对激光功率、扫描速度、线能量等激光参数对板材弯曲角的影响进行了分析。结果表明,DP980双相高强度钢板的弯曲角随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小,在一定的线能量范围内,弯曲角大小与线能量呈线性增长关系,并推导出了用于预测钢板弯曲角的数学模型。     

45钢激光束扫描数值模拟与组织性能北大核心CSCD

利用有限元软件ANSYS对激光束扫描试样的温度场进行数值模拟,研究其温度分布规律。研究激光束扫描对试样显微组织和性能的影响,探讨激光功率和扫描速度等工艺参数对相变硬化层组织性能的影响。采用光学显微镜分析45钢激光相变硬化区的显微组织,用显微硬度计进行硬度测量。结果表明:45钢经激光束扫描后,硬化层的显微组织为针状或板条状的马氏体,组织更加均匀、细小,试样表面硬度最高可达57.5 HRC,相比调质处理提高约1倍,激光扫描区域组织沿深度方向上成梯度分布规律,从表层往深度方向依次为相变硬化区、过渡区和基体。激光工艺参数对硬化层显微组织和性能有较大的影响,相变硬化层的深度和宽度随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小;硬化层的截面硬度随着激光功率和扫描速度的增加呈现先增加后减小的变化规律。     

钛合金板材激光弯曲成形工艺参量分析与弯曲角度预测

为了分析激光弯曲成形过程中各个工艺参数对弯曲角度的影响,从而对弯曲角度进行预测,在激光弯曲成形过程中对激光功率、光斑大小、扫描速度、扫描次数、线能量密度等参数进行了合理控制,根据实验结果分析了各个工艺参量对弯曲角度的影响,并基于最小二乘法对激光弯曲角度进行了预测。结果表明当光斑大小和扫描速率等工艺参数恒定时,工件的形变角度随功率增大而逐渐增大,弯曲角度随扫描速率的增加呈先增后减的凸函数曲线形状;弯曲角度与扫描次数近似呈线性关系;弯曲角度随线能量密度增大先增大后减小。若激光弯曲后工件能够得到充分冷却,则每次扫描引起的角度增量基本相等。本实验条件下,线能量密度取6. 7 J·mm-2时可在多次加工后获得最大弯曲角度。     

45钢激光束扫描数值模拟与组织性能

利用有限元软件ANSYS对激光束扫描试样的温度场进行数值模拟,研究其温度分布规律。研究激光束扫描对试样显微组织和性能的影响,探讨激光功率和扫描速度等工艺参数对相变硬化层组织性能的影响。采用光学显微镜分析45钢激光相变硬化区的显微组织,用显微硬度计进行硬度测量。结果表明:45钢经激光束扫描后,硬化层的显微组织为针状或板条状的马氏体,组织更加均匀、细小,试样表面硬度最高可达57.5 HRC,相比调质处理提高约1倍,激光扫描区域组织沿深度方向上成梯度分布规律,从表层往深度方向依次为相变硬化区、过渡区和基体。激光工艺参数对硬化层显微组织和性能有较大的影响,相变硬化层的深度和宽度随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而减小;硬化层的截面硬度随着激光功率和扫描速度的增加呈现先增加后减小的变化规律。     

激光弯曲工艺参数对铝合金板材弯曲角度的影响

针对激光弯曲成形铝合金板材时弯曲角度的控制问题,采用光纤激光器进行了不同激光功率和扫描速度的多次扫描对比试验,研究了激光功率、扫描速率和扫描次数等主要参数对铝合金板材弯曲角度的影响。通过正交试验确定了影响板材弯曲角度的因素次序。结果表明:影响铝合金板材弯曲角度的重要性次序为:扫描次数、激光功率、扫描速度。基于MATLAB的拟合功能,运用多项式的最小二乘法获得了拟合图形。     

45钢多次激光相变硬化组织与性能研究

采用5kW横流CO2激光器对45钢表面进行了多次激光相变硬化，并对硬化区进行了X射线衍射谱分析、光学显微分析和硬度测试。结果表明：激光相变硬化区主要由马氏体、少量残余奥氏体组成，随着扫描次数的增多，组织进一步细化、弥散，缺陷密度更高，奥氏体的形核更容易，长大速度更快，临界硬化温度更低，导致硬化层深度增加，硬度提高。     

加热工艺对1800 MPa级热成形钢冷弯性能的影响

利用冷弯试验机、光学显微镜、扫描电镜等研究手段,分析了热冲压成形工艺过程中的加热保温时间对1800 MPa级热成形钢微观组织和冷弯性能的影响。结果表明,随保温时间的增加,试验钢热冲压成形后的原始奥氏体晶粒长大,当保温时间为5 min时,原始奥氏体晶粒尺寸约为5 μm,细小且均匀,当保温时间达到9 min时,出现异常粗大晶粒。冷弯角与原始奥氏体晶粒尺寸关系密切,冷弯角随着晶粒的长大而减小,在5 min时获得最大冷弯角54.5°。     

材料性能波动下高强TA18钛管绕弯过程截面畸变行为分析

为了研究材料性能参数对管材数控绕弯过程截面畸变的影响规律及敏感性大小,基于ABAQUS非线性有限元平台,建立了高强TA18钛管数控绕弯成形过程有限元模型,并通过文献中的实验结果验证了模型的可靠性,然后采用该模型模拟研究了材料性能波动下高强TA18钛管数控绕弯成形过程的截面畸变行为。结果表明:截面畸变率随着弹性模量、硬化指数的增加或强度系数、厚向异性指数的减小而减小,其减小率分别为11.76%,23.67%,12.07%和23.51%;不同材料性能参数波动下,高强TA18钛管绕弯过程截面畸变率的最大值均小于4.00%,并且在弯曲平面附近,截面畸变率出现负值;截面畸变率对材料性能参数的敏感性大小依次为强度系数、弹性模量、硬化指数和厚向异性指数。     

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。     

Experimental and numerical modeling of buckling instability of laser sheet forming

New experimental results show that laser bending can be extended to generate a bending angle not only towards but also away from the laser beam, giving more flexibility to the process. In order to explain this buckling instability, a series of experiments have been carried out with real-time measurement of the bending angle for different materials, thicknesses, scanning speeds, laser beam diameters and laser powers, pre-bending conditions, and cooling conditions. Furthermore, a 3-D FEM simulation has been performed that includes a non-linear, transient, indirect coupled, thermal–structural analysis accounting for the nonlinear geometric and material properties. The buckling deformation, bending angle and distribution of stress–strain and temperature, as well as residual stresses, have been obtained from the simulations. The bending angle is affected by the temperature distribution and gradient, the mechanical and thermal properties of the sheet metal material, and the process parameters, such as the laser power, the laser beam diameter, the scanning speed, the material, the sample geometry, and other bending conditions. The buckling mechanism can be illustrated by the simulation results.     

Computer simulation and experimental investigation of sheet metal bending using laser beam scanning

Computer simulation and experimental investigation of the sheet metal bending into a V-shape by the laser beam scanning without an external force exerted onto it have been performed. A 3-D FEM simulation has been carried out, which includes a non-linear transient indirect coupled thermal-structural analysis accounting for the temperature dependency of the thermal and mechanical properties of the materials. The bending angle, distribution of stress–strain, temperature and residual stresses have been obtained from the simulations. The sheet metal bending had been performed for different materials, thicknesses, scanning speeds and laser powers. The measurement of real-time temperature and bending angle was carried out. The bending angle is affected by the mechanical and thermal properties of the sheet metal material, the process parameters, and the output of laser energy. The bending angle is increased with the number of laser beam scanning passes and is the function of the laser power and the laser beam scanning speed. The simulation results are in agreement with the experimental results.     

铁素体基球墨铸铁激光表面重熔后的组织与性能

通过调整激光重熔工艺参数对球墨铸铁进行表面重熔处理 ,获得了白口铸铁层 ,对熔化层的显微组织、力学性能、熔化层 基体界面特性与工艺参数的关系进行了仔细研究 ,结果表明 :快速加热熔化、快速冷却凝固和部分碳被烧损 ,使熔化表面凝固后获得白口铸铁层 ,构成了球墨铸铁与白口铸铁的复合材料 ;激光重熔处理后的白口铸铁层显微组织很细 ,具有高的强度和硬度 ,随着激光束扫描速度的增大 ,显微组织变细 ,硬度增高 ;熔化层的横截面积与激光束扫描速度之间在一定条件下接近双曲线关系。     

Experimental investigation on high strength steel (HSS) tailor-welded blanks (TWBs)

This paper aims to investigate mechanical characteristics of the new tailor-welded blank (TWB) components made of high strength steel (HSS). A series of HSS-TWB thin plates with different orientations of weld line are studied through three-point bending tests to evaluate the effects of different design parameters, such as weld line locations and material combinations, on the deformation behaviors. The experimental results exhibit good repeatability of tests. And the relative shift phenomenon between indenter and specimen is observed and analyzed for the TWB steel sheets with different weld line orientations at parallel and 45° to the bending moment, respectively. The results from the experiment include the force versus displacement curves and some detailed photographical images throughout the loading process. It is found that the discrepancy of different combinations is quite noteworthy. In this paper, the peak force, absorbed energy and bending strength are presented to evaluate the mechanical characteristics of HSS-TWB thin plates with different weld line orientations and material combinations. The comparison demonstrates that the TWB structures with the weld orientation at 45° angle to the bending moment have the greatest advantages of different TWB steel sheets.     

IN718合金增材制造温度场仿真及微观组织分析

针对微观组织的调控相关问题,构建了IN718材料激光选区熔化(selective laser melting,SLM)温度场仿真的三维有限元模型,研究了激光功率和扫描速度对熔池温度场和凝固机理的影响,进而预测增材制造材料的微观组织,为微观组织的调控提供理论依据.首先分析了激光功率和扫描速度对熔池尺寸的影响,分析了不同工...