基于CAN总线的激光冲击装置控制系统研究

根据激光冲击成形技术的原理、特点，研究了激光冲击成形装置控制系统的体系组成，给出了系统的软硬件结构。该系统能够完成从图形到加工的全智能控制。     

Al-Mg-Sc合金板激光冲击成形的试验研究与有限元分析

利用高功率钕玻璃激光器对Al-Mg-Sc合金板进行了激光冲击成形试验研究,用Taylor Hobson三坐标表面轮廓测量机测量了冲击后板料的变形量.对激光冲击成形过程建立了有限元分析模型,采用非线性商用有限元软件MSC.Marc对激光冲击载荷下Al-Mg-Sc合金板料成形过程进行了成功模拟.试验与仿真结果表明,随着激光能量的增加,板料激光冲击成形的变形量增大,在激光能量不变的条件下,当凹模约束孔径增大时,板料的变形量随之增大,板料的变形量沿半径方向随着冲击波压力的变化呈现高斯分布.     

金属板料的激光冲击成形技术

介绍了金属板料激光冲击成形技术的系统组成、成形原理、技术特点，以及影响板料激光冲击成形的主要因素，指出了激光冲击成形技术在工业中应用所必须研究的一些主要内容。     

激光冲击成形AZ31镁合金微观结构和性能的研究

采用最大输出激光脉冲能量为12.5 J的Thales Laser激光器对AZ31镁合金交叉轧制薄板进行激光冲击成形(LSF),在此基础上研究和分析了激光冲击表面结构和电化学特性。结果表明:LSF属于厚度减薄机制,失效形式具有韧性断裂和脆性断裂混合特征;LSF内凹面出现了纹理清晰的周期性波纹结构,波纹间距为纳米级,伴随着激光冲击强化效应和微观结构改变,镁合金耐腐蚀性得到提高。     

温度辅助的激光冲击技术研究进展

温度辅助的激光冲击技术是在激光冲击技术上发展而来的结合热力耦合效应的高能率加工和表面处理技术。在介绍温度辅助的激光冲击技术原理和特点的基础上,分析了激光冲击波的压力模型及时空分布特性、温热及高应变率下材料的本构模型,重点介绍了利用温度辅助的激光冲击效应的两项技术——温度辅助激光微成形和激光温喷丸强化。温度辅助激光微成形技术作为一种新颖的高能率微细加工技术,其在温热条件下利用脉冲激光诱导的冲击波压力使金属箔板塑性成形微结构件,可使激光冲击微拉深件的塑性变形均匀性得到显著改善,成形高度较室温下得到进一步提升。激光温喷丸强化技术作为新形材料表面处理工艺,结合了热力耦合效应在应力强化和组织强化方面的诸多优势,能够获得比常温激光冲击强化技术更稳定的残余压应力分布,有效提高材料的耐热腐蚀性和疲劳性能。综述了温度辅助激光微成形和激光温喷丸强化技术的研究现状,指出了当前在温度辅助的激光冲击技术研究中存在的问题,并对今后的研究做了展望。     

脉冲激光冲击金属板料变形的数值模拟

激光冲击板料变形是利用高能脉冲激光和材料相互作用诱导的高幅冲击波的力效应使板料产生塑性变形的新技术.利用ABAQUS软件对激光冲击下板料的变形过程进行了数值模拟,比较了不同激光参数对板料变形量的影响,并在激光单点冲击成形的基础上探讨了激光多点冲击成形.     

航空铝合金材料的两种表面激光冲击加工技术的比较

简要介绍了航空金属材料的激光冲击强化技术和激光冲击成形技术，并从工艺参数、力学效应以及应用效能等方面进行了比较。铝合金材料经过激光加工处理后，能显著增加航空器关键零部件的表面残余压应力，提高疲劳抗力。此技术可应用到特殊材料的小曲率弯曲成形，很好地适应宇航工业的生产要求。     

激光冲击LC4CS靶板动态成形过程的有限元分析

根据激光冲击成形工艺及材料在高应变率、高度非线性下的特点,建立了适于单次激光冲击成形的模型.采用非线性冲击动力学有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,选择C-S材料模型、SOLID164单元,并通过适当的载荷简化、边界条件处理与求解控制等,对单次激光冲击LC4CS超硬铝合金靶板成形的动态过程进行了模拟.给出了有限元模型在不同时刻的冲击成形动态轮廓曲线,为实验及生产中指导与优化激光冲击成形工艺参数提供参考.     

激光诱导冲击波应用技术研究现状

激光等离子体冲击波应用技术以其节能、高效、可控性强等优点,受到了众多研究者的广泛关注。综述了激光等离子体冲击波作用效应,分析了靶表面等离子体和激光维持的爆轰波对靶冲量传递的影响,重点介绍了利用激光等离子体冲击波效应的两项技术——激光冲击强化技术和激光推进技术。通过对比国内外技术的优势,系统考察了激光冲击强化技术和激光推进技术的原理和应用研究现状,并分析了未来应用研究的趋势。移动式短脉冲大能量激光器的研制将是未来的一个重要研究方向,需从理论和试验两个方面研究激光参数、环境参数和靶材参量对激光与靶相互作用产生的激光等离子体冲击波效应和声波效应的影响,探索激光等离子体声波和激光等离子体冲击波力学效应的关系。大能量激光器的体积大,环境要求高,稳定性差,要想真正把激光等离子体冲击波效应应用于实际,就需要开发稳定性好的短脉冲、大能量移动式激光器,提高激光等离子体冲击波效应应用系统的机动性、方便性和可靠性。     

金属板料预应力成形技术研究进展

金属板料成形的主要特征为材料变形过程中的弹性变形比例大、型面定形性较差,并且传统成形工艺对装备的依赖程度高,为提高金属板料工件的成形精度,降低对工艺装备的依赖程度,研究和完善了金属板料成形技术方法和手段。金属板料预应力成形技术是将板料置于弹性变形状态,再施加热、冲击等外载荷,最终实现板料成形。研究结果表明,预应力成形可降低对工艺装备的依赖程度,相比于自由成形,板料的变形趋势可控;随着预应力加载载荷的增大,板料的变形量增大;预应力成形中施加的外载荷形式可采用激光载荷、蠕变时效、喷丸冲击载荷和激光喷丸冲击载荷等形式。     

激光冲压TA2圆板实验与仿真研究

采用实验的方法,研究了不同的激光能量和不同的冲击路径、冲击次数对TA2钛合金圆板变形的影响,取得了不同冲击条件下钛合金圆板的变形数据。所采用的激光波长1.06μm,脉宽约23ns,有效光斑直径8mm,脉冲的重复率2Hz,并用ABAQUS软件对激光冲压TA2圆板进行了仿真分析。结果表明,随着激光能量的增加,板料的变形量增大;冲击区域的不平度随着冲击路径和激光能量分布的优化而得到改善。仿真结果和实验数据基本吻合,在一定程度上揭示了激光冲击过程的成形机理,解释了激光能量、板料几何尺寸、冲击次数和冲击路径对最终成形的复杂影响。     

基于空气中冲击波信号能量的激光冲击强化在线检测方法

目的 为克服激光冲击强化现有离线检测方法的缺点,提出了一种基于空气中冲击波信号能量的激光冲击强化在线检测方法。方法 利用波长为1064 nm、脉宽为14 ns、单脉冲能量为5~7 J的Nd:YAG激光器对经过振动时效处理的TC16钛合金试件进行激光冲击强化处理。用自主研制的信号放大器对空气中的冲击波信号进行一级放大后,再经前置放大器、数据采集卡传输到计算机控制系统,从而实现对空气中冲击波信号的采样、存储、滤波和数据分析,并从中提取冲击波信号能量。用X-350A型X射线应力测定仪测量TC16钛合金试件经激光冲击强化处理后的表面残余应力。最后对所得实验数据进行多项式拟合,以获得材料表面残余压应力与冲击波信号能量之间的经验公式。结果 经激光冲击强化处理后,材料表面形成了一定大小的残余压应力。随着激光能量的增加,材料表面残余压应力及冲击波信号能量均增加,且二者的增加趋势一致。结论 在激光冲击强化过程中,对空气中传播的冲击波信号进行采集和提取其信号能量,可以预测试件经激光冲击强化处理后的残余应力,能够准确判断激光冲击强化质量,从而实现工业过程的在线检测。     

On the acting pressure in laser deep drawing

Through the continuing trend of miniaturization new cost efficient and fast methods for processing of small parts are required. In this paper a non-mechanical process for the forming process of micro deep drawing is presented. This new pulsed laser based deep drawing process utilizes an initiated plasma shock wave at the target, which forms the sheet. Several pulses can be applied at one point and therefore high forming degrees can be reached without increasing the energy density. In this article the pressure of the shock wave is measured and optimized. Furthermore laser deep drawing of samples made out of pure aluminum, copper and stainless steel sheet metal with thicknesses of 20 and 50 μm are shown. Finally the forming behavior after single pulses is presented.     

Numerical simulation and experimentation of micro scale laser bulge forming

Micro scale laser bulge forming is a high strain rate micro-forming technique, which employs the shock wave pressure induced by a laser pulse to deform thin metals to 3D configurations. The process holds promise for fast setup, well-controlled, high efficiency and precision of fabrication of complex miniaturized devices. In this paper, micro scale laser bulge forming of pure copper was investigated using both numerical and experimental methods. A finite element model was proposed to simulate the dynamic deformation of the shocked material, and the simulation results were validated by experiments. With the verified model, the deformation mechanism of the transient forming process was characterized through the evolution of equivalent plastic strain rate and the distributions of strains and residual stresses. In addition, the effects of laser energy, die diameter and sample thickness on the forming behavior of copper foils were studied. The experimental and numerical simulation results show that with an increase of sample thickness, the deformation depth decreases, while it becomes larger as the enhancement of laser energy. The shock forming process is not very sensitive to the diameter of the die, indicating that it is feasible for micro products in a wide dimension range.     

EXPERIMENTAL RESEARCH AND NUMERICAL SIMULATION OF LASER SHOCK FORMING OF TA2 TITANIUM SHEET

Laser shock forming （ISF） was a new technique realized by applying an impulsive pressure generated by laser-induced shock wave on the surface of metal sheet. LSF of metal sheet was investigated with experiments and numerical simulation. The basic theories were introduced; the surface quality and deformation of the processed titanium sample （TA2） were examined; ABAQUS was used to simulate ISF and the central displacement of the shocked region was measured and compared with the simulation. Overlapped ISF treatment was experimentally carried out to produce groove and simulation. The results showed that the surface quality and the microstructure with single laser pulse had no remarkable change, and ablation was observed on the surface of the sample with overlapped pulses. The deformation observed in the numerical simulation agreeed with that observed in the experimental measurement quite well.     

激光冲击消除焊接残余应力

对现有焊接残余应力的理论进行分析,讨论激光冲击处理消除焊接残余应力的可行性,认为短脉冲高峰值功率密度的激光冲击焊接接头产生的等离子体冲击波,可使焊接接头表面产生塑性应变,能有效消除焊接残余拉应力。文章设计了激光冲击强化12Cr2Ni4A钢焊接接头试验,通过选择不同焊接材料和焊接方式,设计了4种焊接状态,分别进行激光冲击强化。试验结果表明,激光冲击强化均能消除氩弧焊和等离子焊等焊接方式的焊接残余拉应力,改善焊接接头表面的力学分布,在选用NAK80焊材和等离子体焊方式时,形成的残余压应力幅值高达884MPa,极大提升了焊接接头的力学性能。     

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。