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    一種連續(xù)彎曲的金屬板材制造技術(shù)

    技術(shù)編號(hào):8726343 閱讀:224 留言:0更新日期:2013-05-24 13:01
    一種激光彎曲成形制備得到的連續(xù)彎曲的金屬板材,其是通過選擇激光彎曲成形方法中合適而獨(dú)特的工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確控制金屬薄板的變形量并獲得連續(xù)彎曲變形的金屬薄板,其中道次之間的間隔優(yōu)選1.5-2mm,而每道次往復(fù)掃描次數(shù)優(yōu)選10次,激光束斑直徑為0.1mm,功率為20-25W,掃描速度為15-20mm,最終得到薄板的曲率約為0.05mm-1。

    【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

    本專利技術(shù)涉及一種金屬板材,具體的說是一種激光彎曲成形加工得到的連續(xù)彎曲的金屬板材
    技術(shù)介紹
    金屬板材的成形加工在航空、航天、汽車、船舶及民用工業(yè)中占有相當(dāng)重的比例。如板材成形零件的數(shù)量占飛機(jī)零件總數(shù)的1/2,據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界所生產(chǎn)的材料有半數(shù)以上被加工成板材。因此,提高相應(yīng)的成形技術(shù)和制造水平是一個(gè)具有普遍意義的課題。現(xiàn)代板材成形技術(shù)的核心問題集中體現(xiàn)在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、提高質(zhì)量、縮短周期、降低成本等方面。傳統(tǒng)的成形技術(shù)通常需要根據(jù)板件形狀,制造相應(yīng)的工模具,這不僅需要花費(fèi)大量的時(shí)間和資金,而且還要占用可觀的人力資源,勢(shì)必增加產(chǎn)品成本。在大型板件成形中,這些費(fèi)用更為昂貴。對(duì)于小批量的大型板材零件,尤為如此。激光彎曲成形,也稱激光熱應(yīng)力成形,它是利用激光輻照在材料表面產(chǎn)生的熱效應(yīng)來成形的,即用高能激光束掃描金屬薄板時(shí),在激光束輻照的區(qū)域形成了對(duì)空間和時(shí)間梯度都很大的不均勻溫度場(chǎng),從而誘發(fā)在板材厚度方向上不平衡的應(yīng)力使板材發(fā)生變形的。其與傳統(tǒng)的借助模具完成塑性成形的方法不同,具有生產(chǎn)周期短、成本低的特點(diǎn),同時(shí)由于其獨(dú)特的加工原理而具有柔性大,能成形在常溫下難以成形的脆性材料等優(yōu)點(diǎn)。激光彎曲成形原理見圖1所示,當(dāng)高度聚焦的激光束沿板料上表面掃描時(shí)(如圖1(a)所示),被掃描部分的材料瞬間溫度急劇上升,而板料下表面在這瞬間沒有明顯的變化從而在板厚方向形成強(qiáng)烈的溫度梯度,由于加熱區(qū)域材料的熱膨脹,使材料產(chǎn)生反彎曲的塑性變形;當(dāng)激光束轉(zhuǎn)移后(如圖1(b)所示),上表面材料溫度下降,下表面材料由于熱傳遞而溫度上升,使板厚方向上的溫度梯度急劇下降,這樣上表面材料收縮而下表面材料膨脹,而上表面已經(jīng)堆積的材料又難以復(fù)原,當(dāng)上下表面材料的溫度梯度為零時(shí),上表面材料的金屬纖維就比下表面材料來的短,產(chǎn)生了面向受照激光掃描軌跡方向的正向彎曲。但是在加工過程中,誘導(dǎo)的熱應(yīng)力需超過材料的屈服極限,板材才能變形,因此板材需要十?dāng)?shù)次甚至上百次的往復(fù)掃描,在如此多次的加熱掃描過程中,熱積累、材料變形、性能變化等諸多因素使得控制材料的變形量變得困難,不易實(shí)現(xiàn),特別是材料的連續(xù)彎曲變形,需要對(duì)材料實(shí)施多道次往復(fù)掃描操作,情況更為復(fù)雜。
    技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
    本專利技術(shù)的目的即在于提供一種激光彎曲成形制備得到的連續(xù)彎曲的金屬板材。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是:步驟一),根據(jù)被處理工件實(shí)際需要加工的長(zhǎng)度確定激光掃描道次數(shù)目及每道次的往復(fù)掃描次數(shù);步驟二),清理被處理工件表面,并對(duì)被處理工件進(jìn)行預(yù)處理及固定;步驟三),用計(jì)算機(jī)控制激光器以步驟一)中確定的道次數(shù)目及往復(fù)次數(shù)對(duì)被處理工件進(jìn)行掃描;步驟四),加工完畢后待被處理工件自然冷卻后,將其從固定裝置中取出實(shí)施測(cè)量校驗(yàn)。被處理件通常為奧氏體不銹鋼薄板(例如0Crl8Ni9)、碳素鋼薄板等;鋼板厚度通常為 0.1-0.15mm。步驟一)中,掃描道次數(shù)目的確定是用被處理工件實(shí)際需要加工的長(zhǎng)度除以道次之間的間隔得到的;道次之間的間隔優(yōu)選1.5-2_,而每道次往復(fù)掃描次數(shù)優(yōu)選10次,這是由于如此的設(shè)定將使得薄板的加工曲率基本穩(wěn)定,各道次之間的影響較小。步驟二)中,采用剛玉砂紙對(duì)被處理工件表面進(jìn)行打磨以去除異物后,并在表面進(jìn)行涂敷黑漆的預(yù)處理以期增加激光能量的吸收效果;被處理工件的固定優(yōu)選通過兩塊玻璃板將其壓在中間實(shí)現(xiàn),以避免被處理工件在加工過程中發(fā)生彎曲或移動(dòng)等而影響下一次道次的準(zhǔn)確定位。步驟三)中,激光束斑直徑為0.1mm,功率為20-25W,掃描速度為15_20mm,這是由于在此束斑及功率下的能量密度,在此掃描速度下獲得最大的曲率,如果掃描速度過小,則局部過熱而使得前一道次激光輻照產(chǎn)生的殘余應(yīng)力有所減緩,而掃描速度過大則使得板材內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力的部分變??; 此外,道次順序采取由兩端向中心的掃描次序(如圖2中標(biāo)號(hào)順序,從①至⑥順次掃描),即先對(duì)被處理工件的一端(稱為第一端)最外側(cè)的道次進(jìn)行掃描,然后對(duì)另一端(稱為第二端)最外側(cè)的道次進(jìn)行掃描,再對(duì)第一端緊鄰最外側(cè)道次的次外側(cè)道次進(jìn)行掃描,然后對(duì)第二端緊鄰最外側(cè)道次的次外側(cè)道次進(jìn)行掃描,如此順序直至被處理工件的中心道次,掃描結(jié)束,這樣安排掃描順序是為了避免道次間的相互影響而獲得穩(wěn)定的曲率。步驟四)中,掃描結(jié)束后,靜置被處理工件在室溫環(huán)境下自然冷卻,移開固定裝置,取出被處理工件實(shí)施測(cè)量校驗(yàn),最終完成對(duì)薄板的加工。通過上述方法步驟,即可獲得具有較大曲率且連續(xù)彎曲的金屬板。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:通過選擇激光彎曲成形方法中合適而獨(dú)特的工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確控制金屬薄板的變形量并獲得連續(xù)彎曲變形的金屬薄板。附圖說明 圖1是激光彎曲成形原理示意 圖2是激光彎曲成形是激光掃描道次順序示意圖。具體實(shí)施例方式下面,通過具體的實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例.以0.15mm厚度的0Crl8Ni9不銹鋼薄板作為被處理工件,薄板長(zhǎng)25mm(實(shí)際需要加工部分約20mm)、寬5mm。道次間的間隔設(shè)定為2mm,由此計(jì)算共掃描10道次,每道次往復(fù)掃描10次。采用剛玉砂紙對(duì)被處理工件表面進(jìn)行打磨以去除異物后,在表面進(jìn)行涂敷黑漆的預(yù)處理,而后將薄板壓在兩塊玻璃板之間。設(shè)定激光束斑直徑為0.1_,功率為22W,掃描速度為18_,按照由薄板兩端向中心的掃描次序進(jìn)行。掃描結(jié)束后,靜置被處理工件在室溫環(huán)境下自然冷卻,移開固定裝置,取出被處理工件實(shí)施測(cè)量校驗(yàn),測(cè)得薄板的曲率約為0.ΟδπιπΓ1,最終完成對(duì)薄板的加工。本文檔來自技高網(wǎng)
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    【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
    一種連續(xù)彎曲的金屬板材,其由以下激光彎曲成形加工步驟制備得到:步驟一),根據(jù)被處理工件實(shí)際需要加工的長(zhǎng)度確定激光掃描道次數(shù)目及每道次的往復(fù)掃描次數(shù);步驟二),清理被處理工件表面,并對(duì)被處理工件進(jìn)行預(yù)處理及固定;步驟三),用計(jì)算機(jī)控制激光器以步驟一)中確定的道次數(shù)目及往復(fù)次數(shù)對(duì)被處理工件進(jìn)行掃描;步驟四),加工完畢后待被處理工件自然冷卻后,將其從固定裝置中取出實(shí)施測(cè)量校驗(yàn),得到連續(xù)彎曲的金屬板材。

    【技術(shù)特征摘要】
    1.一種連續(xù)彎曲的金屬板材,其由以下激光彎曲成形加工步驟制備得到:步驟一),根據(jù)被處理工件實(shí)際需要加工的長(zhǎng)度確定激光掃描道次數(shù)目及每道次的往復(fù)掃描次數(shù);步驟二),清理被處理工件表面,并對(duì)被處理工件進(jìn)行預(yù)處理及固定;步驟三),用計(jì)算機(jī)控制激光器以步驟一)中確定的道次數(shù)目及往復(fù)次數(shù)對(duì)被處理工件進(jìn)行掃描;步驟四),加工完畢后待被處理工件自然冷卻后,將其從固定裝置中取出實(shí)施測(cè)量校驗(yàn),得到連續(xù)彎曲的金屬板材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)彎曲的金屬板材,其中,所述金屬板材為奧氏體不銹鋼薄板或碳素鋼薄板,板厚優(yōu)選0.1-0.15mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)彎曲的金屬板材,其中,步驟一)中掃描道次數(shù)目的確定是用被處理工件實(shí)際需要加工的長(zhǎng)度除以道次之間的間隔得到的...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:胡競(jìng)之,
    申請(qǐng)(專利權(quán))人:寧波市瑞通新材料科技有限公司
    類型:發(fā)明
    國(guó)別省市:

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