金屬板料激光彎曲成形技術(shù)課件

2011.12.20金屬板料激光彎曲成形技術(shù)2011.12.20金屬板料激光彎曲成形技術(shù)主要內(nèi)容激光彎曲成形的背景激光彎曲成形技術(shù)金屬板料激光彎曲成形機(jī)理激光彎曲成形工藝的影響因素激光彎曲成形的技術(shù)特點(diǎn)金屬板料激光成形的分類金屬板料激光彎曲成形應(yīng)用主要內(nèi)容激光彎曲成形的背景材料加工主要方向：

液態(tài)金屬加工（鑄造）

固態(tài)金屬塑性加工（鍛壓、板料沖壓）

固態(tài)金屬連接加工（焊接）引言材料加工主要方向：

液態(tài)金屬加工（鑄造）

固態(tài)金屬塑性加工（金屬板料模具彎曲成形工藝遇到的問題：

制造成本高、加工周期長，不適合于大批量生產(chǎn)；

存在磨損，易產(chǎn)生回彈、精度不高；

應(yīng)用范圍有限，對材料力學(xué)性能有高要求。

激光的產(chǎn)生與應(yīng)用：

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，特別是大功率工業(yè)激光器制造技術(shù)的日益成熟，激光作為一種“萬能”的工具，已應(yīng)用于材料的切割、打孔、焊接、表面改性處理和彎曲變形等領(lǐng)域1.激光彎曲成形的背景金屬板料模具彎曲成形工藝遇到的問題：

制造成本高、加工周期長2.激光彎曲成形技術(shù)激光彎曲成形技術(shù)是一種利用高能激光束掃描板料表面，產(chǎn)生不均勻溫度場，誘發(fā)熱應(yīng)力使板料產(chǎn)生塑性變形的新型加工工藝。激光彎曲成形系統(tǒng)圖2.激光彎曲成形技術(shù)激光彎曲成形技術(shù)是一種利基本原理：如左下圖中所示，在激光照射的區(qū)域與未照射到的區(qū)域形成了極不均勻的溫度場，這樣，產(chǎn)生的熱應(yīng)力就會強(qiáng)迫金屬材料發(fā)生不均勻的變形。當(dāng)金屬內(nèi)部的熱應(yīng)力超過材料的屈服極限時，材料就會發(fā)生塑性變形。激光彎曲成形系統(tǒng)示意圖基本原理：激光彎曲成形系統(tǒng)示意圖成形過程:板料被照射的各部位依次經(jīng)歷加熱和冷卻兩個階段，加熱階段產(chǎn)生反向彎曲，冷卻階段將產(chǎn)生正向彎曲，正反向彎曲變形的角度即為激光束一次掃描所形成的角度。激光彎曲成形過程示意圖成形過程:激光彎曲成形過程示意圖3.金屬板料激光彎曲成形機(jī)理

根據(jù)金屬板料激光成形過程中的工藝條件和所成形的溫度場分布的不同，可以將成形機(jī)理分為：溫度梯度機(jī)理屈曲機(jī)理增厚機(jī)理3.金屬板料激光彎曲成形機(jī)理根據(jù)金屬板料激光成形過程溫度梯度機(jī)理

當(dāng)金屬板料的一側(cè)受到激光的照射時，在照射區(qū)域的厚度方向會產(chǎn)生很大的溫度梯度.由于溫度的不同，在靠近光源的區(qū)域金屬材料容易受熱產(chǎn)生膨脹變形，使板料彎向反向區(qū)域。在冷卻時，使板料彎向靠近光源的方向。特點(diǎn)：激光功率高，光斑直徑小，掃描速度快，溫度梯度大，應(yīng)用最為廣泛。溫度梯度機(jī)理當(dāng)金屬板料的一側(cè)受到激光的照射時屈曲機(jī)理

如果加熱區(qū)過大，材料的熱傳導(dǎo)率高且厚度過小時，在板料厚度方向上的溫度梯度就會很小，由于周圍材料的約束會使加熱區(qū)板料產(chǎn)生壓應(yīng)力；當(dāng)壓應(yīng)力超過材料的屈服應(yīng)力時，加熱區(qū)的材料產(chǎn)生局部失穩(wěn)，產(chǎn)生彎曲，在進(jìn)行冷卻時，周圍材料對變形區(qū)的約束力減小，從而使板料產(chǎn)生更大的彎曲變形。特點(diǎn)：光斑直徑較大、功率較高，板厚小，材料導(dǎo)熱系數(shù)高，厚向溫度梯度小，發(fā)生反向彎曲。屈曲機(jī)理如果加熱區(qū)過大，材料的熱傳導(dǎo)率高且厚度過小

加熱區(qū)的材料受熱膨脹后，由于受到周圍材料的約束，所以在厚度方向上材料就會產(chǎn)生較高的內(nèi)部壓應(yīng)力使材料堆積，這樣就會使材料厚度方向增加而長度或?qū)挾葴p少，在冷卻過程中，加熱區(qū)的材料不能恢復(fù)從而產(chǎn)生增厚。通過選擇正確的加熱路徑，可以實(shí)現(xiàn)零件的加工。特點(diǎn)：光斑直徑接近于材料厚度，厚向溫度梯度小，橫向溫度梯度大，材料發(fā)生堆積墩粗。增厚機(jī)理加熱區(qū)的材料受熱膨脹后，由于受到周圍材料的約束，所4.激光彎曲成形工藝的影響因素4.激光彎曲成形工藝的影響因素1.激光功率對彎曲角度的影響(d=4mm,v=25mm/s,n=1,)(在板料加熱溫度未達(dá)熔點(diǎn)前)1.激光功率對彎曲角度的影響(d=4mm,v=252.掃描速度對彎曲角度的影響(P=1000W,d=4mm,n=1)2.掃描速度對彎曲角度的影響3.光斑直徑對彎曲角度的影響(P=1000W,v=25mm/s,n=1)3.光斑直徑對彎曲角度的影響4.掃描次數(shù)對彎曲角度的影響(P=1000W,d=4mm,v=25mm/s,t=200s)4.掃描次數(shù)對彎曲角度的影響優(yōu)點(diǎn)：金屬板料激光成形技術(shù)是一種無模具成形技術(shù)，與傳統(tǒng)模具加工的方法相比，其主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是：1)工藝裝備簡單，無需成形模具，只需簡單的夾具；2)加工的柔性大，準(zhǔn)備周期短，固定投資少；3)克服了利用沖壓模具使板料變形產(chǎn)生有害拉應(yīng)力的缺點(diǎn)，提高了零件抗疲勞、抗腐蝕、抗變形的性能；4)激光參數(shù)精確可控，激光參數(shù)具有連續(xù)性，重復(fù)性，成形精確；5)可對變厚度的板料進(jìn)行成形，而且成形的零件光潔、工藝可靠；6)無噪聲，無污染。5.板料激光成形的技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：5.板料激光成形的技術(shù)特點(diǎn)缺點(diǎn)：1)設(shè)備制造成本高；2)工藝受多重因素影響，彎曲變形結(jié)果可控性差，局部易出現(xiàn)變形“不同步”現(xiàn)象，產(chǎn)品一致性不好。5.板料激光成形的技術(shù)特點(diǎn)缺點(diǎn)：5.板料激光成形的技術(shù)特點(diǎn)b單側(cè)夾持的激光成形過程6.金屬板料激光成形的分類1.V形件激光彎曲成形過程金屬板料激光成形可以分為四種，分別為：V形、柱面形、球面圓頂及方管彎曲成形。a直接在工作臺上的板料激光成形6.金屬板料激光成形的分類1.V形件激光彎曲成形過程2.柱面件的激光成形2.柱面件的激光成形3.球面圓頂件激光成形時的掃描路徑3.球面圓頂件激光成形時的掃描路徑4.方管的激光彎曲成形4.方管的激光彎曲成形7.金屬板料激光成形技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)用于重工業(yè)7.金屬板料激光成形技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)用于重工業(yè)應(yīng)用于模具成型應(yīng)用于模具成型應(yīng)用于生活用品制造應(yīng)用于生活用品制造應(yīng)用于不規(guī)則形狀的成型應(yīng)用于不規(guī)則形狀的成型應(yīng)用于通風(fēng)送粉等物流管道應(yīng)用于通風(fēng)送粉等物流管道激光彎曲成形技術(shù)是一種新型的無模具、無外力的非接觸式熱態(tài)積累成形技術(shù)，具有生產(chǎn)周期短、柔性大、精度高、潔凈無污染等特性，并能成形常溫下難以變形的材料。激光技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，必將促成激光加工成本的降低，同時可實(shí)現(xiàn)激光彎曲成形與切割、打孔、焊接等激光加工工序的復(fù)合化，在各個工業(yè)領(lǐng)域中得到越來越普遍的應(yīng)用。

結(jié)語激光彎曲成形技術(shù)是一種新型的無模具、無外力的非接觸參考文獻(xiàn)[1]王傲冰.板材激光彎曲成形規(guī)律的研究[J].邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2007,(01).[2]張杰剛,陳明和.板料激光成形技術(shù)[J].熱加工工藝(鑄鍛版),2006,(04).[3]裴繼斌,張立文,王存山,董闖.厚鋼板激光多次掃描彎曲成形的研究[J].中國機(jī)械工程,2007,(12).[4]梁偉文.金屬薄板激光彎曲成形的工藝參數(shù)研究[J].現(xiàn)代制造工