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激光弯曲成形技术在成形加工中属于塑性加工,板料塑性成形一般分为冷成形和热成形两种,冷成形一般是在常温下利用外力和模板使板材发生变形,热成形是指将工件加热后施加外力或者借助自身内部热应力发生变形。激光弯曲成形就是属于热成形中的局部加热成形工艺。激光弯曲成形技术作为激光应用的一个方面,相对于传统的局部加热成形技术,具有高效、柔性、洁净等优点。相较于传统工艺,激光弯曲成形不需要借助模具和外力。通过调整激光参数和扫描条件来控制工件内部温度分布,进而控制被加工材料的热应力分布,从而实现板料的成形。传统的冷成形技术容易造成硬质铝合金弯曲区域的性能的下降,利用铝合金塑性随着温度升高而增大的特点,我们可以利用热加工的方式对铝合金板的弯曲。通过理论计算、试验研究和数值模拟的方法可以更好地研究铝合金板激光弯曲成形的规律,以指导生产实践。 本文对铝合金激光弯曲成形的作用机理进行了理论上的分析,通过建立激光加热的温度场模型,结合传热学原理、材料的弹塑性理论以及热弹塑性理论的基本知识对板材激光弯曲过程建立模型,以求解出弯曲过程中铝合金薄板的温度场以及应力应变场,并分析了铝合金板激光弯曲成形过程中的温度分布和应力分布。 应用ANSYS,将激光扫描处理成离散的热源加载过程,应用APDL参数化建模的方式,对铝合金薄板激光弯曲成形的过程进行建模,通过查看温度场、应力和位移场云图,分析了各个阶段现象产生的原因。通过对比成形过程中薄板上下表面中心节点以及扫描起始端上表面的节点温度,发现上下表面在激光扫描过程中形成很大的温度梯度,上下表面温度的上升和下降的过程很快,结合对于相关节点的X方向应力的观测图,将温度场与应力联系起来,合理地解释了整个激光弯曲成形的过程,并分析了“边界效应”产生的原因所在。 通过试验的方法找出技术参数对铝合金板激光弯曲成形的影响特点,通过改变能量的注入或者是材料的几何尺寸、材料的冷却方法等方式来改变铝合金板的温度分布,进而观察铝合金板弯曲角度的变化。通过正交试验法创建5因素4水平的正交表,对于铝合金板激光弯曲成形工艺各影响因子进行分析,找出了最优加工参数的组合和影响激光弯曲角度的各因子主次,依次为激光的功率、扫描的速度、光斑直径、脉冲重频、扫描线到自由端的距离S。 最后,通过本文的研究得到了相关的结论,并对板材激光弯曲成形工艺的进一步研究提出了一些建议。