轴向预负载对细薄钢管激光弯曲机制的影响

应用ABAQUS有限元仿真软件,对连续波CO2激光照射细薄金属管材产生的弯曲过程进行数值仿真。将实验中测量的弯曲过程中各变量与数值仿真的结果进行了比较。分析在不同预负荷时弯曲过程中温度、应力、残余应力的分布和弯曲角度对于变形机制的影响。     

轴向预负载对细薄钢管激光弯曲机制的影响

应用ABAQUS有限元仿真软件,对连续波CO_2激光照射细薄金属管材产生的弯曲过程进行数值仿真。将实验中测量的弯曲过程中各变量与数值仿真的结果进行了比较。分析在不同预负荷时弯曲过程中温度、应力、残余应力的分布和弯曲角度对于变形机制的影响。     

轴向预负荷对激光弯曲钢管的影响

为了研究细薄金属管材激光弯曲成型过程中轴向预载荷力的影响作用规律,应用ABAQUS有限元仿真软件,对连续波CO2激光照射细薄钢管产生的弯曲过程进行了数值仿真.实验中对弯曲过程中各变量进行了测量,并与数值仿真的结果进行了比较.得到了预负荷对于弯曲变形机制中,温度、应力、残余应力的分布和弯曲角度的作用规律.实验结果表明,在激光功率和扫描速度相同时,轴向预负荷能够明显地增大弯曲过程中的内应力和弯曲角度.     

激光弯曲过程对薄硅片伏安特性的影响

对不同加工参数下脉冲激光弯曲后的薄片硅材料的伏安特性进行了分析.通过对样品电流(I)-电压(V)特性的测量,研究了脉冲频率、扫描次数和扫描路径对薄硅片电学性质的影响.结果表明,在一定的加工参数范围内,通过降低脉冲频率,减少扫描次数,优化扫描路径都有利于降低弯曲硅片的电阻率.     

双预脉冲和弯曲靶对X射线激光输出特性的影响

为了探索低泵浦能量下得到X射线激光(XRL)并提高其输出强度的方法,对弯曲靶技术和双预脉冲技术进行了理论分析和数值模拟,模拟结果表明第二预脉冲与第一预脉冲间隔2 ns,主脉冲与第二预脉冲间隔5 ns时效果等离子体增益的时空特性曲线最好.随后在"星光Ⅱ"激光装置上进行了双预脉冲驱动类氖铬(J=0-1,3p-3s跃迁)XRL实验,得到了28.5 nm的单线X射线激光,结果表明在脉冲结构和泵浦总能量不变情况下XRL输出强度主要与第二预脉冲强度有关,实验结果很好地符合了数值模拟结果.     

位错对薄硅片激光弯曲过程的影响

基于开展的薄硅片长脉冲激光弯曲成形实验,针对弯曲样品表面产生的滑移线和堆垛层错缺陷,结合实验所用规格硅片弯曲角度不超过35°的现象,运用位错理论分析在弯曲过程中硅晶体产生位错、层错现象的原因以及位错对激光弯曲成形的影响。说明了滑移线主要是位错堆积产生滑移的表现形式,而堆垛层错是位错相互叠加产生的不全位错导致的结果;提出薄硅片弯曲成形受到位错浓度和位错移动速度变化的影响。     

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,可以显著改善变形区材料的组织和性能.     

钢管激光弯曲成形的数值模拟

为了研究钢管激光弯曲过程,采用数值模拟的方法研究了激光弯曲钢管的温度场以及应力应变场的变化特点,分析了激光弯曲钢管的动态过程,解释了激光弯曲钢管过程中沿钢管壁厚各点的弹塑性变形的规律.结果表明,在给定技术参数下,激光扫描处横截面沿壁厚方向均产生压缩塑性变形,且下表面的压缩塑性应变比上表面要大,并解释了其机理.同时研究了激光工艺参数对弯曲成形角的影响,随着激光功率或激光扫描角度的增加,弯曲角度增加.     

管材激光弯曲规律的试验研究

通过实验研究管状件激光弯曲成形的机理以及成型规律。金属管状零件的激光弯曲成形是一种利用激光加热来实现构件的柔性成形技术,其基本原理是利用高能激光束扫描金属管表面,加热区域材料的热膨胀引起材料产生堆积,冷却后,该区域材料沿轴向上的缩短,导致了金属管朝向激光束的弯曲从而最终实现无模具成形。影响金属管状零件激光弯曲成形的工艺参数主要有激光功率、扫描角度、扫描次数、光斑直径和扫描速度。通过实验研究了工艺参数对弯曲角度的影响。在一定取值范围内,增大激光功率,增大扫描角度,增加扫描次数,降低扫描速度均可以使弯曲角度变大;增大光斑直径,弯曲角度会变小。     

扫描次数对钢板激光弯曲成形影响的模拟

研究了6 mm和9 mm两种厚度的钢板在不同激光工艺参数下扫描次数对激光弯曲成形过程的影响.利用三维热力耦合有限元(FEM)模型模拟计算了激光多次扫描弯曲成形过程的温度场、应力场和弯曲角度的变化.测忖量了成形过程中温度和弯曲角度的变化,模拟结果与实验结果符合较好.模拟结果表明,每次扫描过程中温度场变化基本相同,残余应力和钢板弯曲角度随激光扫描次数的增加而增大.随着扫描次数的增加,6 mm厚钢板的弯曲角度增量减小,而9 mm厚钢板的弯曲角度呈线性增大.激光工艺参数影响钢板下表面的应变强化程度,在不同的激光工艺参数下不同厚度钢板的弯曲角度随扫描次数的增加变化规律不同.     

轴向流动激光放电管温度场的解析分析

从能量守恒定律出发 ,分析了快速轴向流动激光器放电管中的传热情况。采用微元分析法建立了快速轴向流动激光器放电管的热能平衡方程。根据实际器件放电管的工作气体流场 ,进行了合理的数学物理处理 ,并应用热传导的物理边界条件 ,求出了热能平衡方程的解析解 ,得出了实际器件放电管横截面内的工作气体温度分布公式及温度分布曲线。     

激光冲击铜箔飞片及其复合成形研究

提出了一种激光冲击形成飞片,进而驱动飞片直接成形工件的复合工艺。结合剪切模具,使用波长1064nm的Nd:YAG平顶型短脉冲激光束,在厚度为50μm的铜箔上冲击得到高质量飞片,利用高速飞片直接在成形模具上进行塑性成形,获得了具有良好成形效果的胀形件和环形剪切件。对激光冲击驱动飞片复合成形的机理和性能进行了探讨,并对实验过程中出现的现象及问题进行了初步分析。作为一种高效冲压成形方法,不仅拓展了激光微冲击成形技术的应用领域,也为激光驱动飞片加载金属薄板成形微结构等研究提供了参考。     

激光快速成形技术制作纯钛基底冠

为了探索应用激光快速成形(LRF)技术制作纯钛基底冠的可行性,通过激光扫描测量模拟了基牙的铝合金代型并三维重建其数字化外形,采用计算机辅助设计了基底冠。通过正交实验优化基底冠加工参数,将基底冠数据与加工参数导入快速成形系统加工10个纯钛基底冠。将完成的纯钛基底冠在铝合金代型上就位粘接,进行边缘适合性检测,评估加工精度。得到激光快速成形技术可以进行纯钛基底冠的加工,边缘适合性检测结果表明10个基底冠的各点间隙大小与临床120μm可接受的标准相比,均显著小于120μm。     

激光窄条喷丸成形的实验研究

利用短脉冲激光对LY12CZ航空铝合金进行了窄条激光喷丸(LP)成形。激光脉冲参数:波长为1.06μm,脉冲宽度为23 ns,光斑直径为7 mm,输出能量为22 J。试样外形尺寸为100 mm×25 mm×2 mm,喷丸窄条宽度为7 mm,条带内相邻光斑的距离为4 mm,相邻喷丸条带中心间距为15 mm。利用弧高仪测试样变形后的变形量,用X-350A残余应力测试仪测其残余应力,用HVS-1000硬度计测其显微硬度和用Taylor Hobson-5M测表面粗糙度。实验结果表明,试样经激光喷丸后,变成了曲率半径为1.87 m的单曲率件,冲击硬度得到提高,喷丸条带内的表面粗糙度值增大,但仍然保持光滑,试样上下表面的残余应力均有显著提高,其激光喷丸面的残余应力平均增加了250%,下表面平均增加了75%,喷丸条带内的硬度平均值增加约40%。     

金属板材激光热成形非期望变形的数值模拟研究

在激光热成形中工件除了产生期望的弯曲变形外,还会产生非期望变形.尽管在常规热成形中可以不予考虑,但对于成形精度要求较高的工件.这些成形误差不仅会影响工件的装配精度,也会严重影响工件的使用寿命.为了减小成形工件的非期望变形,探讨优化的成形工艺,在分析激光热成形中温度分布与不同位置冷态材料对加热区域约束力变化的基础上,揭示出非期望变形的产生机制,并提出两种新的扫描策略.研究结果表明,选用不同的扫描策略,板材的非期望变形量不同.因此,在实际的工业应用中,需要针对不同的成形要求,选用不同的激光扫描策略,以提高工件的成形精度.     

激光喷丸成形中的残余应力

通过对激光喷丸成形(LPF)中残余应力场分布的研究,找出单点喷丸残余应力分布形式,以及单点多次、多点不同路径喷丸中后续冲击对前次冲击残余应力分布的影响规律。对准确控制残余应力分布,获得激光喷丸后所需的板料形状具有指导意义。利用钕玻璃高功率脉冲激光对厚度为1.2 mm的LY12CZ硬铝合金进行了单点激光喷丸,用X衍射应力测定仪考察了单点冲击后材料表面及深度方向的残余应力,用厚度为2 mm 的6061-T6铝合金板料进行三列窄条激光喷丸变形实验。以ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件为平台,建立了具有一定精度的激光喷丸过程中冲击波压力的加载模型,对板料的变形过程进行了数值模拟, 分别考察了不同激光能量,板料尺寸,冲击路径等工艺参数对残余应力场分布的影响。实验结合数值模拟探索激光喷丸的主要参数和残余应力场之间的相互关系。     

激光热成形工艺中加热位置对板材变形的影响

在复杂型面激光热成形工艺规划中,激光需要在板材的不同位置进行加热,加工出所需要的目标形状,而加热位置不同板材的变形不同。为了实现板材不同加热位置加工工艺参数的选择,分别探讨了温度梯度机制和屈曲机制条件下加热位置对板材变形的影响规律。研究结果表明,在温度梯度机制条件下,当加热位置远离自由端时,加热位置对弯曲角的影响不大,当加热位置距自由端较近时,加热位置对弯曲角有较大影响;在屈曲机制条件下,加热位置不仅影响板材的弯曲角,而且影响板材的弯曲方向。因此,在复杂曲面工艺规划中为了更准确地确定加工工艺参数,建立工艺参数与板材弯曲变形基本关系数据库,必须考虑激光加热位置对变形的影响。