金属板料激光弯曲成形技术共31页文档
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。
激光弯曲成形
目录目录 (1)摘要 (2)Abstract (2)1 引言 (3)2 钛及钛合金TC4概述 (3)3 激光弯曲成形技术 (4)3.1 激光弯曲成形基本原理 (4)3.2 激光弯曲成形过程 (5)3.3 激光弯曲成形特点 (5)3.4 激光弯曲成形机理 (6)3.5 激光弯曲成形的影响因素 (9)4研究进展 (13)4.1 国外研究进展 (13)4.2 国内研究进展 (13)5 小结 (14)参考文献 (15)TC4钛合金板料激光弯曲成形工艺研究摘要TC4钛合金在室温下塑性差，冷成形困难，虽然可采用加热成形技术，但加工周期长、成本高。
将激光成形技术用于钛合金板料成形，可充分发挥该技术的独特优势，在航空航天领域新品的研制中发挥重要作用。
本文介绍了激光弯曲成形的基本原理，分析了激光功率、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，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。
关键词：TC4钛合金；激光弯曲；成形机理；影响因素；The Research on the Laser Forming ofTitanium Alloy Sheet MetalAbstractTitanium alloy is difficult to forming at room temperature, although the heat forming technology can be used, but the processing time and cost are very high. Making full use of its unique advantages, the laser forming technology for titanium alloy sheet metal plays an important role in aerospace research and development of new products. In this paper, the forming mechanism was given out, and the influence of laser power, spot diameter, scan speed, number of scan and energy density on the bending of sheet metal was analyzed. The results showed that the bending angle increased first and decreased afterwards with the increasing laser power, decreased with the increasing spot diameter and scan speed, increased with the increasing number of scan and energy density if others factors remain unchanged.KeyWords: Titanium alloy, laser forming, forming mechanism, influence factor1 引言金属板料成形作为薄板直接投入消费前的主要深加工方法，已在整个国民经济中占有十分重要的地位，广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车覆盖件、家电等生产行业。
板料激光三维弯曲成形的工艺研究
激光 成 形 中 所 指 的 板 料 是 １种 非 常 广 义 的概 念， 他涵 盖 了通 常意 义 上 的板 、 、 等 材料 。激 光 管 卷 成形 不仅 能完 成平 板 的弯 曲、 曲 、 拉 深等 工 艺 ， 卷 浅 还 可进行 曲板 的反 弯 曲、 平 或 卷板 的开 卷 以及 方 校 管、 波纹 管 或 圆 管 的弯 曲 、 口、 形 等 。不 少 学者 缩 胀 正在 进行激 光 弯 曲成 形 三 维 复杂 工 件 的研 究 ， 而 从 在本 质上拓 展 了激 光成形 的 应用范 围 。
维普资讯
板料 激 光三 维弯 曲成形 的工艺研 究
哈 尔 滨 工 业 大 学 材 料 科 学 与工 程 学 院 （５ ０ １ 张鹏 １０ ０ ）
【 要】激 光成 形是 １种利 用激 光 作为 热 源 的热 应 力无 模 成 形新技 术 。介 绍 了激 光 成 形 的工 摘 艺过 程及 加 工设 备 ， 析 了激 光 成形机 理 ， 究 了板 料激 光 三维 弯曲成 形 的工 艺以及 典型 工件 分 研 的 成形 方案 。最后 综述 了该 工 艺技 术 的发展 前景 。 关键 词 板 料 激光 成形 三 维
ｓ ｒ ｓ ｅ ｔ ｏ ｔｒｇ ｄ ｄ ｅ ． Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｈ ａ ｅ ｏ ｍｉｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｄ ｅ ｕｐ ｎ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ，ａ ｄ ｈ ｌｅ ｓ ｓ ｗｉ ｕ ｉ ｉ ｉｓ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｌｓ ｒ ｆ ｒ ｎ ｒ ｃ ｓ ｎ ｑ ｉ ｍｅ ｔａ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｎ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ａ ｅ ｏ ｍｉｇ ｓ ａ ａ ｙ ｅ ． Ｔｈ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｎ ｌｆ ｒ ｎ ｆ ｓ ｅ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ａ ｉｇ ｒ ｉ ｌ ｆ ｌｓ ｒ ｆ ｒ ｎ ｉ ｎ ｌ ｚ ｄ ｎ ｅ ｒ ｃ ｓ ｆ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓ ａ ｏ ｍｉ ｇ ｏ ｈ ｅ ｎ ｈ ｈ ｐ ｎ ｏ ｓ ｈ ｍｅ ｏ ｅ ｒ ｓ ｎ ａ ｉｅ ｐ ｒｓ ａ ｅ ｓ ｕ ｉｄ ｃ ｅ ｆｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔｖ ａ ｔ ｒ ｔ ｄｅ ，Ｆｉ ａｌ ，ｔ ｅ ｐ ｏ ｐ ｃ ｆ ｈ ａ ｅ ｏ ｍｉ ｇ ｉ ｓ ｍｍａ ｉｅ ． ｎｌ ｙ ｈ ｒ ｓ ｅ ｔｏ ｅ ｌｓ ｒｆ ｒ ｎ ｓ ｕ ｔ ｒｚ ｄ
激光弯曲成形技术原理及应用
借助于模具来完成的传统金属塑性加工，不能完全适应制造业多品种小批量的生产方式。
板料激光成形是一种新兴的塑性加工方法。
这是一种无模具、无外力的非接触式热态积累成形技术，具有生产周期短，柔性大，精度高等特点。
并且，借助红外测温仪及形状测量仪, 可在数控激光加工机上实现全过程闭环控制, 从而保证工件质量, 改善工作条件。
板材激光弯曲作为一种新型无模具成形技术正日益受到板材成形加工界的密切关注，其基本原理是：利用高能激光束扫描金属板材表面时形成的非均匀温度场导致的热应力来实现塑性变形的工艺方法。
当激光束相对于板料的运动轨迹为直线时，便得到V形弯曲件；当运动轨迹不重复或为非直线时，便得到符合弯曲的异形件。
所以，激光成形常常被称为激光弯曲成形或激光弯曲。
激光成形技术不仅能够完成平板的弯曲、卷曲、浅拉伸等工艺，还可进行曲板的反弯曲、校平或卷板的开卷，以及方管或圆管的弯曲、缩口、胀形等。
尽管对该项技术的研究尚处于起步阶段，关于其变形机理的解释是初步的，对于其成形过程中的各种影响因素也还缺少理论分析和定量描述，但板材激光弯曲成形的独特优点已使人们感受到它所潜在的巨大效益，其工业应用可以遍及航空、航天、微电子、船舶制造和汽车工业等多个领域。
本文综述了激光弯曲成形的研究现状，并对其应用范围和发展前景做了展望。
二、板材激光弯曲成形的研究现状2.1板材激光成形机理根据激光加热时板料厚度方向的温度分布，激光成形有以下四种机理：①温度梯度机理。
当金属板料的一侧受到激光的照射时，当金属板料的一侧受到激光照射时，在照射区域的厚度方向会产生很大的温度梯度。
由于温度的不同, 在靠近光源的区域金属材料容易受热产生膨胀变形, 使板料弯向反向区域, 但弯曲量会很小, 在背向光源的区域由于没有受到激光的照射温度变化不大, 而受热膨胀区域会受到周围区域的约束而产生压应变。
在冷却时, 热量流向周围的材料, 变形区的材料收缩, 它们会对压缩区的材料产生拉应力, 但是变形区的材料难以恢复原来的形状, 从而使板料弯向靠近光源的方向。
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。
保密□， 在 本论文属于
不保密□。
（请在以上方框内打“√”）
年解密后适用本授权书。
学位论文作者签名： 日期： 年 月 日
指导教师签名： 日期： 年 月 日
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。
板金属的激光弯曲技术及其应用
板金属的激光弯曲技术及其应用
季忠;刘韧
【期刊名称】《锻压机械》
【年(卷),期】1996(031)005
【摘要】介绍了一种利用激光束扫描板时形成的不均匀温度场所诱发的热应力来实现弯曲变形的技术，分析了其变形与技术特点，综述了国内外的研究现状，并对研究动向及应用前景作了展望。
【总页数】2页(P23-24)
【作者】季忠;刘韧
【作者单位】西北工业大学;机械部济南铸锻机械研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TG316.14
【相关文献】
1.图像处理技术在板料激光弯曲中的应用 [J], 王秀凤;杨清凤;郭晓丽;蔡友贵;陈光南;Jurgen Silvanus
2.板材激光弯曲成形技术的研究进展及其应用前景 [J], 张立文;钟琦;吕波;裴继斌;张国梁
3.激光冲击波的喷丸弯曲成形技术与应用 [J], 刘赤荣;石朝阳;应才苏;朱元右;钱晓明
4.金属板材的激光弯曲成形技术及其应用 [J], 梁伟文;孙卫和
5.硬质纤维板弯曲技术的研究与应用：谈“彩电后盖板”的研制 [J], 吴辛洪
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
激光弯曲成形
目录目录 (1)摘要 (2)Abstract (2)1 引言 (3)2 钛及钛合金TC4概述 (3)3 激光弯曲成形技术 (4)3.1 激光弯曲成形基本原理 (4)3.2 激光弯曲成形过程 (5)3.3 激光弯曲成形特点 (5)3.4 激光弯曲成形机理 (6)3.5 激光弯曲成形的影响因素 (9)4研究进展 (13)4.1 国外研究进展 (13)4.2 国内研究进展 (13)5 小结 (14)参考文献 (15)TC4钛合金板料激光弯曲成形工艺研究摘要TC4钛合金在室温下塑性差，冷成形困难，虽然可采用加热成形技术，但加工周期长、成本高。
将激光成形技术用于钛合金板料成形，可充分发挥该技术的独特优势，在航空航天领域新品的研制中发挥重要作用。
本文介绍了激光弯曲成形的基本原理，分析了激光功率、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，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。
关键词：TC4钛合金；激光弯曲；成形机理；影响因素；The Research on the Laser Forming ofTitanium Alloy Sheet MetalAbstractTitanium alloy is difficult to forming at room temperature, although the heat forming technology can be used, but the processing time and cost are very high. Making full use of its unique advantages, the laser forming technology for titanium alloy sheet metal plays an important role in aerospace research and development of new products. In this paper, the forming mechanism was given out, and the influence of laser power, spot diameter, scan speed, number of scan and energy density on the bending of sheet metal was analyzed. The results showed that the bending angle increased first and decreased afterwards with the increasing laser power, decreased with the increasing spot diameter and scan speed, increased with the increasing number of scan and energy density if others factors remain unchanged.KeyWords: Titanium alloy, laser forming, forming mechanism, influence factor1 引言金属板料成形作为薄板直接投入消费前的主要深加工方法，已在整个国民经济中占有十分重要的地位，广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车覆盖件、家电等生产行业。
关于板料激光弯曲成形技术的综述
关于板料激光弯曲成形技术的综述me 2014 290 于广州小谷围岛摘要：当前造船业采用的水火弯板工艺中，火焰的精确控制是非常困难的，有赖于经验丰富的技术人员。
板材激光弯曲成形是一种板材柔性成形技术；以高能激光束为热源，利用激光束扫描金属表面进行局部加热形成的不均匀热应力来实现板材的塑性变形。
激光可控性高，有助于板材成形工艺的自动化。
本文将综述板材激光成形技术的相关机理，介绍国内外的研究进展，探究此项技术的前景。
0 引言：金属板材的成型通常包括冷成形与热成形，冷成形包括辊压成形、模压成形、无模成形等几种方式；热成形又分为整体热成形和局部热成形。
二十世纪五六十年代，源于日本的局部热成形技术（水火弯板）以其加工快、操作灵活、无需模具等优点成为船体外板的主要加工方式。
板材激光弯曲成形是一种新兴金属板材柔性成形的技术；以高能激光束为热源，利用激光束扫描金属表面进行局部加热形成的不均匀热应力来实现板材的塑性变形。
激光能量密度高，可控性好，从而克服了水火弯板法难以实现精确控制的弱点。
1 板材激光弯曲成形概述1.1 温度梯度原理如图1.2，当直径小、扫描速度快、能量密度高的激光束照射在板材的上表面时，上表面瞬间被加热至高温状态，而下表面的温度在短时间内没有明显变化，此时在加热区的厚度上产生很大的温度梯度。
板材上表面的膨胀量远远大于下表面，从而使板材背向激光束绕扫描线的弯曲，但是未加热区限制了上表面材料的膨胀，而此时加热区域金属材料的屈服极限大大降低，在热应力的作用下，上表面处的材料产生较大的塑性变形，导致板材的上表面出现材料的少量堆积。
在冷却阶段，温度梯度珠江变小，上表面的材料温度降低，体积开始收缩，屈服极限升高，加热受压时产生的堆积不可复原。
同时，下表面则因热传导而开始膨胀，材料屈服应力降低而易于变形，使板材产生面向激光源绕扫描线的正向弯曲。
1.2 屈曲原理：如图1.3，当激光光斑直径较大，板材较薄时，板材正面被加热时，在较大的加热区域内板材厚度方向的温度梯度很小，由于周围材料的约束使加热区产生了压应力，同时由于温度的升高引起材料屈服应力的降低，导致加热区材料发生屈曲，屈曲区中心的材料发生塑性变形、而此时屈曲区两侧及扫描路径上的其他区域依然是弹性变形。