TA2板料激光热应力弯曲成形及其力学性能研究
板料激光弯曲成型报告
《金属塑性成形原理》项目研究题目：激光弯曲成形班级：05011301姓名：刘凯鹏学号：2013301156指导老师：王永军日期：2016年1月6日目录摘要 (3)1. 对象描述 (3)2. 研究目标 (4)3. 研究内容 (4)4. 研究方案 (4)5. 模拟过程 (7)6. 后处理数据图表 (37)7. 成型规律总结分析 (45)8. 学习总结 (45)9.参考文献 (46)摘要：一些合金在室温下塑性差，冷成形困难，将激光成形技术用于金属板料成形，在航空航天产品，以及电子元件的研发和制造中发挥着重要作用。
因此，了解激光弯曲成形的机理，激光功率、光斑直径、扫描速度、扫描次数以及能量密度等影响因素对板料激光弯曲角度的影响就显得十分必要，在其它参数一定的情况下，弯曲角度随着激光功率的增加先增大后减小，随着扫描速度、光斑直径的增大而减小；弯曲角度随着扫描次数和能量密度的增加而增大。
本文采用ABAQUS软件对激光弯曲成型过程进行数值模拟和分析。
1.对象描述:1）激光弯曲简介：激光弯曲成形是一种利用高能激光束扫描金属板料表面时形成的非均匀温度场所导致的热应力来实现塑性变形的工艺方法。
这是一种无模具，无外力的非接触式热态积累成型技术，具有生产周期短，柔性大，精度高等特点。
所以不存在模具制作，磨损和润滑问题，也不存在贴膜，回弹现象，成形精度高，适合于精密仪器制造，其工业应用遍及航空航天，微电子行业等多个领域。
2）激光弯曲原理：激光弯曲成形的变形过程是通过激光加热金属板料所产生的弯曲应变（平面外应变）、平面内应变或两者的联合作用来实现的。
弯曲应变或平面外应变使金属板料产生角变形,如图所示：而平面内应变则使金属板料实现XY平面内成形,如图所示：例如板料的缩短就是通过激光扫描在整个厚度方向上产生的类似应变来实现的。
而由于材料性能的差异以及所采用的工艺参数的不同，都会导致不同的变形机理，有时往往是几种机理的混合作用。
TA2-1060-TA2复合板爆炸焊接试验及性能测试
(b) 三层复合板
图 1 钛-铝和钛-铝-钛复合板 Fig. 1 TA2-1060 and TA2-1060-TA2 cladding pla
7 5
1
2
3
4
200 230
爆轰方向
爆轰方向
250 (a) 单面
310 (b) 双面
图 2 试样切割方案 (mm) Fig. 2 Line cutting scheme of the samples
第 40 卷 第 9 期 2019 年 9 月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.40(9):087 − 092 September 2019
TA2-1060-TA2 复合板爆炸焊接试验及性能测试
房中行1， 史长根1， 冯 柯1， 葛雨珩2， 尤 峻1
为观察复合板结合界面形貌和进行力学性能 测试，并尽可能节约复合板材料，避免对界面组织 产生影响，设计了如图 2 所示的线切割方案. 其中 图 2a 为单面方案，图 2b 为双面方案. 表 1 所示为 切割试样的具体测试内容. 图 2 与表 1 所示试样编 号相对应.
88
焊接学报
第 40 卷
(a) 双层复合板
(1. 中国人民解放军陆军工程大学，南京 210007；2. 中国空气动力研究与发展中心，绵阳 621000)
摘 要： 为了解决钛-铝在爆炸焊接过程中可焊性低并容易产生脆性金属间化合物等技术难题，选用低爆速粉状乳
化炸药为试验用药，下限装药厚度和上限基复板间距为工艺参数，成功获得了 100% 复合的“1 + 14 + 1”TA2 - 1060 -
TA2 双面金属复合板. OM, SEM, EDS 测试结果表明，复合板界面呈良好小波状结合；基复板流在波峰阻挡以及复
钛合金板料激光曲线弯曲及热辐射对其组织性能的影响
第 ６期
仓 扁 学 破
ＡＣＴ Ｍ ＥＴＡＬ ＵＲＧＩ Ａ Ｌ ＣＡ Ｉ ＣＡ Ｓ ＮＩ
Ｖｏ ．７ １ Ｎｏ ６ ３ ．
Ｊ ｎｅ ２ ０ ０ １ ｕ
２０ ０ １ 年
６月
钛合金板料激光 曲线弯 曲及热辐射对其组织性能的影响
陈敦 军 向毅斌 吴诗 薛 李淼 泉
ｏ ｅ ｄｎ ￣ ｅａ ｄｔ ｅｅ ｅｔ ｏ ｈ ａ ｒｄａｉｎｏ ｅ ｎｍｉ ｏｔｕ ｔｒ ｎ ｒｐ ｒ ｆ ｉ ｌ ｙ ｎｂ ｎ ｉｇａ ｇ ｎ ｈ ｆ ｃｓ ｆ ｅｔｉ ａ ｉ ｏ ｌ ｒ ｃ ｓｒ ｃｕｅａ ｄｐｏ ｅｔ ｏ ｌ ｌ ｒ ｔ ｆ ｎ ｏ ｓ ｒ ｙ Ｔ ａｏ ＴＣ４ａｅｓｕ ｉｄ Ｔ ｔ ｄ ｅ Ｔｈ ｅ ｕｔ ｒ ｓｆ ｌ ｗｓ １ ｈ ａｅ ｅ ｄｎ ｌｎ ｕ ｖ ｄ ｐ ｔ ｓｈ ｉｎｆ ａ ｔ ｅｒｓ ｌｓａ ｅａ ｌ ：ｆ ）ｔ ｅｌｓ ｒｂ ｎ ｉ ｇａｏ ｃ ｒ ｅ ａ ｈ ａ ａ ｓ ｉ ｃ ｎ ｏ ｏ ｇ ｓ ｇ ｉ
国家 自然科学基金资助项目 １ ８ ２ ５ ９７０ ５ 收到初稿 日期 ：２ ０ 一 ｌ ２ ． ０ ０ ｌ ９ 收到修改稿 日期 ：２ ０ － ２ １ ０ １０ ９ 作者简介 ： 陈敦军 ．男， １ ７ ９ ０年生．博士生
１ 实验 方法
实验材料为 Ｔ ４ Ｃ 板材， 其化学成分 （ 质量分数， ％）
ＣＨＥＮ Ｄｕ “ ． ＡＮＧ ｉｉ ， 哪 ｎ ＸＩ Ｙ ｂ ｎ Ｕ Ｓ ｛ｕ ， ＩＭ ｉ ｏ ｕ ｎ ｈｄ ｎ Ｌ ａ ｑａ
Ｆａｃ ｔ ｕｌｙ ４０２ ．Ｎｏ ｔ ｗｅ ｔ ｒ ｌ ｅ ｈｎｉａ ｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｘ ｉａ １ ０７ ｒ ｈ ｓ ｅ ｎ Ｐｏｙｔｃ ｃ ｌＵ ｉ ｅ ｓｔ ， ’ｎ ７ ０ ２
激光板料成形技术的研究及应用
文章编号：１００１－３９９７（２００７）０９－０１３２－０３第９期－１３２－２００７年９月ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ机械设计与制造激光板料成形技术的研究及应用＊陈毅彬周建忠孙月庆黄舒（江苏大学机械工程学院，镇江２１２０１３）Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎｓｈｅｅｔ－ｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇＣＨＥＮＹｉ－ｂｉｎ，ＺＨＯＵＪｉａｎ－ｚｈｏｎｇ，ＳＵＮＹｕｅ－ｑｉｎｇ，ＨＵＡＮＧＳｈｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"【摘要】金属板料激光成形技术是近年来出现的一种先进柔性加工技术。
分别介绍了激光热应力成形、激光冲击成形（ＬＳＦ）和激光喷丸成形（ＬＰＦ）的成形机理，分析了成形的主要影响因素。
影响这三种激光成形方式的因素主要有：激光参数、扫描轨迹、材料性质、板料几何参数和约束边界条件等。
分别从机理、工艺参数、成形工艺等方面分析了这三种板料激光成形的技术特点。
最后，对这三种激光板料成形技术的应用前景进行了展望，并指出激光板料成形技术在成形的精确控制及成形复杂件方面存在的一些尚待解决的关键问题。
关键词：激光技术；板料成形；热应力；冲击波；残余应力【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｌａｓｅｒｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｈｅｅｔ－ｍｅｔａｌｉｓａｎａｄｖａｎｃｅｄａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｆｉｎｉｓｈｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｈａｔｉｓｅｍｅｒｇｉｎｇｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｓｈｅｅｔ－ｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｂｙｕｓｉｎｇｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｃｏｕｌｄｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓｌａｓｅｒｔｈｅｒｍａｌ－ｓｔｒｅｓｓｆｏｒｍｉｎｇ，ｌａｓｅｒｓｈｏｃｋｆｏｒｍｉｎｇ（ＬＳＦ）ａｎｄｌａｓｅｒｐｅｅｎｉｎｇｆｏｒｍｉｎｇ（ＬＰＦ）．Ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｎｄａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｂｏｕｔｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｌａｓｅｒｓｈｅｅｔ－ｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｗｈｉｃｈａｒｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｌａｓｅｒｓｈｅｅｔ－ｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｓｏｍｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｍｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｎｅｅｄｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄｕｒｇｅｎｔｌｙ，ａｒｅａｌｓｏｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｓｈｅｅｔ－ｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇ；Ｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓ；Ｓｈｏｃｋｗａｖｅ；Ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ中图分类号：ＴＨ１６文献标识码：Ａ＊来稿日期：２００６－１１－２１＊基金项目：国家自然科学基金（ＮＯ．５０４７５１２７，ＮＯ．５０６７５０９０）；江苏省自然科学基金（ＮＯ．ＢＫ２００４０６３）；教育部科学技术研究重点项目（ＮＯ．２０４０５２）和国防航空基金（ＮＯ．０２Ｈ５２０５３）１前言目前，激光技术在金属板料成形领域的应用研究可分为：激光热应力成形、激光冲击成形和激光喷丸成形。
工业纯钛TA2热变形流变应力研究
3 试验结果与分析
3.1 真应力应变曲线
图2为TA2在不同温度、变形速率下的真应力应变曲线。显然，变形温度与变形速率对工业纯钛TA2 热变形高温变形行为有明显的影响。 在同一变形速率下, 对应于同一应变值, 随变形温度升高, 流变应力显 著下降, 并且随着变形温度的升高, 应力峰值向应变减小的方向移动。700℃变形时的TA2的流变应力值最 大。在相同的变形温度条件下，变形速率增加，工业纯钛TA2的流变应力增大，如图2e所示，0.040/s变形 时的TA2流变应力值最大。这说明工业纯钛TA2的变形抗力受变形速率和变形温度的影响较大。
80 0.004/s
700 C 750 C
o
o
100 80
0.010/s
700 C 750 C 800 C o 850 C 900 C
o o o
o
120 100
0.020/s
700 C
o
应力(MPa)
800 C
40 20 0 0.0
o
应力MPa
应力MPa
60
80 60 40 20
60 40 20
750 C 800 C 850 C 900 C
图 4 工业纯钛的 lnσp 与 1/T 之间关系（ε=0.1）
4 结论
(1) 由热模拟压缩试验发现，工业纯钛 TA2 的流变曲线主要以回复、再结晶软化机制为主要特征。即 随着变形量的增加，流变应力迅速升高，达到峰值后，逐步下降，最后趋于稳定，变形温度越高，这一趋 势越明显，流变应力的下降幅度随应变速率的增加和温度的降低而增加。 (2) 变形温度与速率影响工业纯钛 TA2 的变形软化机制，700℃变形时，工业纯钛 TA2 只有动态回复 现象，随温度上升，工业纯钛 TA2 会存在动态回复和再结晶两种软化机制，其取决于变形速率，变形速率 低于 0.030/s，工业纯钛 TA2 为动态再结晶。而 900℃变形时，在所研究的变形速率内，工业纯钛 TA2 均 出现动态再结晶。 (3) 工业纯钛 TA2 是应变速率和温度敏感材料， 即在恒定温度下， 应变速率升高， 流动应力迅速增大， 在恒定应变速率下，随着温度升高，应力迅速降低。 (4) 按井上方程建立的工业纯钛热变形流变应力本构方程为：
科技立项 超高强度钢热冲裁及热弯曲性能及其机理研究答辩
我们的优势—— 我们的优势 得力的团队
我们的导师
博士，副教授 博士，
—李辉平 李辉平
学科专业：材料加工工程 学科专业： 研究领域主要包括：模具 研究领域主要包括： CAD/CAM/CAE、 CAD/CAM/CAE、材料加工过程中的数 值模拟技术及工程优化。 值模拟技术及工程优化。 教授课程： 模具CAD/CAM CAD/CAM》 教授课程：《模具CAD/CAM》、《塑料 成型工艺与模具设计》 成型工艺与模具设计》、《模具制造工 艺》、《大学计算机基础》、《材料加工 大学计算机基础》 中的CAD/CAM软件》等课程。 CAD/CAM软件 中的CAD/CAM软件》等课程。
招贤令
贺剑桥，2008级材料七班班长，入党积极分子，08-09年度“学生在线 贺剑桥，2008级材料七班班长，入党积极分子，08-09年度“ 级材料七班班长 年度 优秀工作者” 有很强的组织能力，有强烈的责任心， 优秀工作者”，有很强的组织能力，有强烈的责任心，善于观察分析总 结联想，热爱科学，有创新精神。 结联想，热爱科学，有创新精神。 高衍顺，对于人文科学与自然科学尤其是新型材料及其应用均有强烈的 高衍顺， 好奇心及求知欲。 好奇心及求知欲。喜欢探究跨学科多领域科技成果及其研究过程并加以 分析总结。勤奋刻苦，扎实认真，富有理性精神,创新与团队意识良好。 分析总结。勤奋刻苦，扎实认真，富有理性精神,创新与团队意识良好。 吴晶艳，08-09年度“优秀学生奖学金”获得者，2009年全国大学生英 吴晶艳，08-09年度“优秀学生奖学金”获得者，2009年全国大学生英 年度 语竞赛三等奖，材料学院青年志愿者协会部长，被授予08 09年度 08- 年度“ 语竞赛三等奖，材料学院青年志愿者协会部长，被授予08-09年度“材料 学院优秀青年志愿者”称号，山东大学演讲协会朗诵部部长， 学院优秀青年志愿者”称号，山东大学演讲协会朗诵部部长，材料学院 语言交流协会口才部部长，08级材料七班副团支书 团队意识强烈， 级材料七班副团支书， 语言交流协会口才部部长，08级材料七班副团支书，团队意识强烈，喜 欢新型材料领域的探索。 欢新型材料领域的探索。
金属板材激光弯曲成形及其机理研究
另外对激光弯曲试样进行了微观组织分析和显微硬度测试。结果显示：激光弯曲 后试样的铁素体组织得到细化，珠光体数量增多，在某些参数下并伴有少量的碳化物 析出。可见激光弯曲后的样件的性能将会得到较大地提高。
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华中科技大学硕士学位论文
1 绪论
1.1 引言
激光弯曲成形是以激光作为热源局部加热金属板材，在板材内部产生不均匀的应 力场，完全依靠内应力使板材发生塑性变形，而不需要借助外力的作用。这一柔性成 形技术非常适合一些特殊零件的制作，也可进行一些传统的加工，如零件的修复、焊 接结构件的矫形等。图 1－1 给出了激光弯曲成形的基本工艺过程原理图[1]。
华中科技大学 硕士学位论文 金属板材激光弯曲成形及其机理研究 姓名：郭为席 申请学位级别：硕士 专业：物理电子学 指导教师：胡乾午
20060512
华中科技大学硕士学位论文
摘要
激光弯曲成形是一种利用激光加热来实现构件柔性成形的技术，其基本原理是利 用高能激光光束沿构件表面进行移动加热时形成的非均匀温度场所诱导的热应力来实 现材料的塑性变形。激光弯曲成形具有不需要外力和模具、生产柔性大、生产周期短、 成形精度高等特点。此外，激光弯曲成形能够与激光切割、焊接等工艺配合实现工件 的同工位加工。
Pam-Stamp_2G模拟板料热冲压成形过程
Pam-Stamp 2G模拟板料热冲压成形过程王书恒伊塞-埃特控股有限公司摘要：与冷冲压成形相比，热冲压成形有很多优点，例如热冲压成形后板料回弹量很小、零件的贴模性好、热冲压成形加工方式能够充分利用材料的塑性性能来加工零件。
因此，热冲压成形加工方式应用越来越多，本文主要利用Pam-Stamp 2G软件研究金属板料热冲压成形过程。
关键词：热冲压成形，回弹，数值模拟The Numerical Simulation of the Hot Forming Processesusing Pam-Stamp 2GWang ShuhengESI-ATE Holdings LimitedAbstract：In contrast to cold forming processes, hot forming has many advantages. The metal "springback" effect is eliminated while the part's ductility is improved. The desired form is achieved with relatively low pressure and minimal residual part stress. Hot forming produces better grain flow and microstructure which in turn improves the part's mechanical properties. And finally, a hot forming system offers relatively high production rates with minimal defects. In this paper, the hot forming processes of one automotive stamped parts are simulated by using Pam-Stamp 2G.Keywords：hot forming, springback, numerical simulation0前言热冲压成形是借助于温度、压力以及时间等工艺因素来加工零件的成形方式。
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TA2板料激光热应力弯曲成形及其力学性能研究
作者：周益军， 张永康， 游文明， 尹晨， 张承阳， Zhou Yijun， Zhang Yongkang， You Wenming， Yin Chen， Zhang Chengyang
作者单位：周益军,Zhou Yijun(江苏大学机械工程学院,江苏镇江,212013;扬州职业大学,江苏扬州,225509)， 张永康,Zhang Yongkang(江苏大学机械工程学院,江苏镇江,212013)， 游文明
,尹晨,张承阳,You Wenming,Yin Chen,Zhang Chengyang(扬州职业大学,江苏扬州,225509)刊名：
中国工程科学
英文刊名：ENGINEERING SCIENCES
年，卷(期)：2007,9(10)
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本文链接：/Periodical_zggckx200710006.aspx。