TA2板料激光热应力弯曲成形 及其力学性能研究

用HVS-1000显微硬度测试仪、X-350A型X射线应力测定仪,以2.5 kW SM2000SM快轴流CO2激光器对0.6 mm厚的TA2板料进行扫描,按照正交试验理论安排成形工艺参数,研究了TA2板料弯曲成形时主要工艺参数对弯曲角度的影响,以及试样表面残余应力的分布和试样断面上的显微硬度变化。结果表明：正交试验中的4个工艺参数的作用是不同的,按其变化对弯曲变形量影响的大小排序,依次是扫描次数、光斑直径、激光束功率、扫描速度;成形参数对试样表面的残余应力分布也存在一定的影响;试样变形区断面上的显微硬度变化呈现出一定的规律。     

板料激光弯曲成形动力显式有限元模拟

考虑物性参数与温度的相关性,将三维瞬态温度场与热弹塑性形变场耦合,对激光诱发的热应力弯板过程进行了动力显式有限元模拟并定量地揭示了其成形机理.分析发现:激光弯曲成形时板料的应力状态与机械折弯时有根本不同;当激光束沿直线单向扫描时,板料两端的弯曲角度不同;板料的长度大于10倍板厚或5倍光斑尺寸时,板长对弯曲角度的影响不再显著;沿扫描方向,距离光斑中心3倍光斑尺寸以外的区域,仍然对弯曲变形量产生影响.数值模拟所得的位移场的形态与实验吻合.     

板料激光弯曲成形动力显式有限元模拟

考虑物性参数与温度的相关性,将三维瞬态温度场与热弹塑性形变场耦合,对激光诱发的热应力弯板过程进行了动力显式有限元模拟并定量地揭示了其成形机理．分析发现：激光弯曲成形时板料的应力状态与机械折弯时有根本不同;当激光束沿直线单向扫描时,板料两端的弯曲角度不同;板料的长度大于10倍板厚或5倍光斑尺寸时,板长对弯曲角度的影响不再显著;沿扫描方向,距离光斑中心3倍光斑尺寸以外的区域,仍然对弯曲变形量产生影响．数值模拟所得的位移场的形态与实验吻合．     

5A06铝合金平板激光诱导热成形试验研究

5A06铝合金具有良好的塑性、断裂韧性、焊接性能及耐腐蚀性,是航天器舱体的首选材料。为探索其在激光诱导下的成形特性,通过试验研究了激光功率、扫描速度、光斑直径、扫描次数等工艺参数对板材弯曲角度的影响规律;并通过比较扫描前后板材的金相组织、硬度、强度等性能的变化,揭示了激光扫描对材料性能的影响情况。试验结果表明:激光诱导热成形可以有效地使5A06铝合金板材发生弯曲,通过合理选择工艺参数可以实现板材任意角度的弯曲;板材经激光扫描后,其晶粒细化、硬度提高但强度变化不大。     

箔材激光弯曲成形的有限元模拟

建立了箔材微尺度激光弯曲成形的三维热力耦合有限元模型,并采用大型非线性有限元软件MSC.Marc对其激光弯曲成形过程进行数值模拟.通过模拟计算得到了箔材弯曲变形过程中的温度场、变形场与应力应变场.分析了应力、温度、变形三者之间的内在关系.研究发现:采用功率为25 W,光斑直径为0.2 mm的激光光束,以100 mm/s速度扫描厚度为0.1 mm的不锈钢箔,其弯曲成形的主要机理为温度梯度机理.     

工艺参数对选区激光熔化成形316L不锈钢的影响

为研究不同参数对SLM成形316L不锈钢组织和性能的影响,采用正交试验法研究不同扫描速度、激光功率和扫描间距的不锈钢致密度和力学性能。结果表明:扫描间距对不锈钢的致密度和力学性能影响最大,其次为激光功率,最后为扫描速度。增加激光功率可以提高其致密度、强度和塑性,而增加扫描速度或扫描间距会产生相反的作用。     

激光立体成形技术中工艺参数的数值模拟分析

激光立体成形是一种非常复杂的热力学耦合过程,影响成形过程的因素很多.本文在对激光立体成形技术国内外发展研究现状进行概述的基础上,通过对同步送粉激光熔覆技术原理的分析建立了热力学模型,并针对10.6μm的CO_2激光器加热熔覆不锈钢材料3Cr13进行了工艺参数的数值模拟分析.结果表明光斑直径越大能量密度越低,光斑直径越小能量密度越高;同一功率下,扫描速度越大,单道熔覆宽度越小;扫描速度相同,功率越大,单道熔覆宽度也越大.     

C194铜合金薄板激光弯曲试验及力学性能分析

采用脉冲激光对C194铜合金进行激光弯曲成形试验,研究激光参数对弯曲角度的影响规律,并对弯曲前后试件的抗拉强度、载荷位移曲线、显微硬度、表面形貌和表面粗糙度进行对比分析.结果表明:板料弯曲角度随激光功率、离焦量的增大呈先增大后减小的趋势,随扫描速度的增大而减小,随扫描次数的增加而逐渐增大,且扫描次数较少时,两者呈近似线性关系;激光弯曲成形后的试件抗拉强度,随激光功率的增加呈逐渐减小趋势,但低功率条件下的晶粒细化效果反而提高了成形件的抗拉强度;成形后试件扫描区硬化作用并不明显,平均硬度比母材仅提高了3.3％;激光弯曲工艺产生的不均匀温度场使板料面粗糙度和x,y向截面粗糙度均有不同程度的增加.     

金属板件等离子体弧柔性成形技术基础研究

水火弯曲成形和激光弯曲成形均存在一定局限性，而等离子体弧具有平均能量转换效率高、成本较低等优点．介绍了等离子体弧柔性成形技术的原理和特点，分析了等离子体弧柔性成形的两种基本形式——正向弯曲和反向弯曲的成形机理和控制方法，研究了弧功率、扫描速度、冷却方式、板件材质与几何尺寸等因素对柔性成形的影响规律．研究结果表明：等离子体弧可在工业环境下完成对不同厚度板材的柔性成形．在一定范围内，弯曲速度随着弧功率的提高而提高；可运用小的扫描速度提高弯曲速度，而采用大的扫描速度实现较为精确的弯曲变形；随着板件厚度的增加，相同扫描次数下的弯曲角度明显减小；导热系数大的材质，因难以在材料内部形成大的温度梯度而难以产生弯曲变形．上述研究对合理选择成形参数具有一定的指导意义．     

激光冲压钛板小曲率成形技术研究

采用传统的工艺成形钛合金比较困难,因而探索钛合金板材成形的新工艺和新技术具有十分重要的意义。利用激光冲击波技术对钛合金板料进行了成形试验,所采用的激光波长为1.064μm,脉宽约23 ns,能量35 J左右,有效光斑直径为8 mm,脉冲的重复率为0.5 Hz。探讨了激光连续冲击条件下板料成形深度、成形轮廓与激光参数、约束边界条件和冲击路径之间的变化规律。研究结果表明,激光冲击路径不同,产生的最大变形量不同;受冲击区域表面光洁度有明显提高;随激光冲击次数的增加,板料塑性变形越大,成形深度越深。     

齿轮激光深熔焊接的研究

本文采用高功率CO_2激光焊接组合齿轮;研究了激光焊缝质量与激光焊接工艺参数的关系;采用金相显微镜和扫描电镜观察分析了齿轮激光焊缝区的微观结构;测量了焊缝区的显微硬度分布.文中对齿轮激光焊缝区的缺陷(如裂纹、气孔等)作了较详细的研究,并对激光焊接试样作了拉伸和弯曲试验.     

选择性激光熔化高温合金粉末成形工艺

为研究高温合金在SLM成形过程中熔池的形貌、熔化成形零件的致密度,通过实验分析激光功率、扫描速度和扫描间距等对成形过程的影响.实验结果表明：激光功率的大小是影响熔池好坏和成形试样致密度高低的主要因素.通过正交实验对工艺参数优化,其激光功率为400W、扫描间距为0.1 mm、扫描速度为700 mm/s时,致密度最大为85.8％.在该组优化参数下成功试制零件.     

Cu合金粉末激光微烧结扫描线宽研究

实验研究了激光工艺参数（如激光平均功率、扫描速度、光斑直径等）对选区激光微烧结Cu基双组元混合金属粉末扫描线宽的影响及规律．结果表明：若激光平均功率越高、扫描速度越慢、光斑直径越大,则扫描线宽越宽;窄的扫描线宽需要低激光功率、快扫描速度、小光斑的工艺方案,其中小光斑对获得窄扫描线宽尤为重要．最后通过工艺参数的优化,获得了扫描线宽约为120μm的复杂三维金属零件．     

激光入射角对修整圆柱形CBN砂轮影响

激光入射角是激光修整圆柱砂轮的重要参数之一,它不仅影响光束入射能量密度,而且影响激光修整砂轮的尺寸精度与质量.介绍了采用N d:YAG激光器修整陶瓷CBN砂轮的新方法.根据光束的几何光学原理,采用建模与试验方法研究了入射角、临界角对激光修整小CBN砂轮的影响.考查了入射角不同引起热传导的差异,导致激光修整材料去除量的不同.进而通过调整入射角,优化选择激光能量密度,达到有效修整砂轮的目的.对入射角和临界角的建模与试验分析有助于深入了解激光修整砂轮机理.用SEM显微观察激光修整砂轮的微观状态表明研究结果可靠.     

一种新的线扫描快速成型工艺方法

一种新的线扫描选择性激光烧结快速成型(SLSRP)方法可以提高对大工件的加工质量．它与一般振镜点扫描完全不同．它使用柱面透镜组将CO2激光器输出的圆光束改变为扇形光束,从点(0．14mm)到最大线长(40mm)实现无级变长以适应烧结层面的几何形状．保证不同长度激光线上的功率密度恒定并满足在30mm／s的扫描速度下对各种有机粉末材料进行有效烧结．应用实践证明这种线扫描工艺的加工质量尤其是对大工件的加工质量优于振镜点扫描的工艺方法,可以很大地扩展SLS RP工艺的应用范围．     

激光熔覆ＴｉＢ－ＴｉＣ/Ｃｏ基复合涂层宏观形貌研究

为了改善Ｑ２３５钢表面合金涂层的成形质量,利用激光熔覆技术在Ｑ２３５钢试样表面制备了ＴｉＢＴｉＣ/Ｃｏ基复合涂层,表面的润湿性逐渐降低,基体对熔覆层的稀释率逐渐减小;随着熔覆层搭接率增加,熔覆层表面平整度逐渐增加,搭接区域均熔合良好,未出现气孔、夹杂等明显缺陷,但搭接区微观组织明显粗化;随着扫描速度增加,熔覆层表面平整度逐渐变差,润湿角和稀释率明显减小;随着激光输出功率增加,熔覆层的表面形貌、润湿角和稀释率变化规律正好相反。通过对试验结果的研究了工艺参数对激光熔覆ＴｉＢ－ＴｉＣ/Ｃｏ基复合涂层宏观形貌的影响。结果表明:随着预置粉末层厚度增加,熔覆材料在基体综合分析,使熔覆层能获得良好宏观形貌的工艺参数为:光斑尺寸为５ｍｍ;搭接率为５０％;激光输出功率为２.３ｋＷ;扫描速度为４ｍｍ/ｓ。     

连续变参数法激光非平面加工试验研究

采用连续改变激光切削参数的方法，研究了切割条件对切口形状和尺寸的影响及切口控制方法．在试验中．通过连续改变激光移动速度、输入功率和激光束焦点相对试件表面的位置，来模拟生产实际中激光切割非平面板材的过程，得出随着激光束移动速度的增大或输入功率的减小，去除量不同程度地减小．以及焦点位置连续变化对应切口宽度的变化分布．试验参数分别设计为线性和二次方2种输入方式．在4种厚度的板材上进行．试验分析结果表明了该方法对激光切割非平面板材的有效性。