激光弯曲成形技术常用的激光类型是点激光，在温度梯度机理的作用下单次成形角度有上限，在3°左右。为了增大点激光单次成形角度，提高成形效率，本文以不锈钢304板为对象，通过试验对比探索了将圆振荡模式应用于激光弯曲成形中以提高弯曲角方法的可行性；并且借助于三维视觉传感器测量板件在圆振荡激光束弯曲成形过程中的动态响应，从余热效应、吸收率等角度分析其弯曲成形机理。对比试验结果显示，在激光能量密度较高的情况下，圆振荡模式确实可以明显提高工件的弯曲角，增长率在60%左右。同时，三维视觉传感器的测量结果显示出了板件在成形过程中的复杂形变与角度变化过程：板件在长度与宽度方向上均产生了塑性变形，长宽形变比约为10∶1；单次扫描成形板件弯曲角增长过程呈现不同的增长曲线；多次扫描成形弯曲角分布不均衡。此外，板件厚度也逐渐增加，热影响区微观晶粒得到细化。为进一步理解圆振荡激光束弯曲成形过程与机理提供了试验支撑。
激光弯曲成形 圆振荡激光束 不锈钢304 变形机理 laser bending circular oscillation mode SS304 bending mechanism
采用激光冲击压印技术制备具有多级沟槽微织构的疏水性铜箔表面。首先通过激光标刻制备具有多级沟槽特征的微模具，然后通过激光冲击压印技术将微模具上的多级沟槽微织构复制到工件表面。研究了冲击次数、软膜厚度对工件多级沟槽微织构疏水表面的表面形貌、静态接触角的影响。结果表明：当冲击次数从1次增加到7次、软膜厚度从300 μm减少至100 μm时，工件表面复制微织构的程度逐渐变大，同时表面的静态接触角增大，疏水性增强。通过对工件微织构表面元素及其成分的测量发现，采用激光冲击压印技术制备的具有多级沟槽微织构疏水表面在空气、水以及质量分数3.5% NaCl溶液中放置21天后，仍保持为疏水性，体现出该工艺制备的疏水表面具有良好的时效性。
激光技术 激光冲击压印 沟槽微织构 疏水性 时效性 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1714006
研究了一种多层金属复合板激光冲击柔性微成形(LSFF)的新工艺,验证了该工艺的可行性, 发现在合适的工艺参数下,成形件没有层裂或裂纹等缺陷。研究结果显示, 在LSFF下, 镍/铜/镍金属复合板的成形深度介于铜箔和镍箔的之间,且成形深度随着激光能量和激光冲击次数的增加而增加。成形件表面发生了粗化现象, 且其粗糙度随着激光能量的增加而增加。
提出了一种可以实现同种或异种金属材料固态冶金结合的新型激光冲击点焊工艺。实验中，采用Nd∶YAG激光器发出的脉冲激光驱动厚度为30 μm 的钛箔产生局部塑性变形，并以超高速撞击厚度为100 μm 的铝板以实现点焊连接。当钛箔的飞行距离分别为0.3、0.6、0.9 mm 时，焊点中心的回弹区域面积依次减小，而结合区域面积依次增大。采用冷镶嵌技术制样用来观察焊点的截面特征，发现了沿焊点直径方向振幅和周期变化的波形界面和平直型界面。为研究激光冲击点焊对材料力学性能的影响，应用纳米压痕测试技术测量了垂直于焊接界面方向材料的显微硬度，结果表明焊接界面附近材料的硬度值明显提高。此外，焊接试样的拉伸剪切测试结果表明，当复板和基板发生有效固态冶金结合时其连接强度较高，失效形式通常是焊点边缘破裂。激光冲击点焊为厚度在微米级的异种金属箔板的点焊连结开辟了新途径。
激光技术 激光冲击点焊 飞行距离 焊接界面 纳米压痕硬度 拉伸剪切强度
为了研究激光驱动飞片加载软模微弯曲成形，提出的激光驱动飞片加载软模微弯曲成形方法是在脉冲激光冲击波压力下，利用软模作为柔性冲头作用于金属箔板使工件成形。实验中使用Innolas Gmbit公司生产的Spitlight 2000 THG脉冲激光器作为激光源，聚氨酯橡胶薄膜作为软模，采用德国LPKF-ProtoMat-C60型雕刻机在印刷电路板上加工出深度为115 μm的U型槽模具特征，在厚度为30 μm的铜箔板上冲击成形U型凹槽。对工艺参数（激光能量、软模厚度）对成形的影响进行了研究，以及对采用飞片和软模组合作用于工件与采用飞片直接作用于工件进行了对比实验。实验结果表明采用飞片和软模作用于工件能够增大工件的最大成形深度，而且能够提高该技术的成形能力和质量。
激光技术 微弯曲成形 软模 激光驱动飞片 金属箔板 光学学报
2014, 34(s2): s214006
江苏大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212013
为了实现金属箔板大面积微弯曲成形, 本文结合激光冲击微弯曲成形技术与软模成形技术的优点, 提出了激光冲击软模大面积微弯曲成形方法。 该方法是在脉冲激光冲击波压力下, 将软模作为柔性冲头作用于金属箔板来实现工件成形的。实验中使用了Innolas Gmbit公司生产的Spitlight 2000 THG脉冲激光器, 将250 μm厚的聚氨酯橡胶薄膜作为软模, 采用德国LPKF-ProtoMat-C60型雕刻机在印刷电路板上加工出深度为120 μm的U型多槽模具, 实现了在厚度为30 μm的铜箔板上一次性对3个U型凹槽冲击成形。用KEYENCE VHX-1000C超景深三维显微系统进行工件观测, 结果显示工件上的微成形槽具有良好的轮廓质量。以ANSYS/LS-DYNA为平台, 使用有限元建模(FEM)方法对微弯曲过程进行了数值模拟。实验和模拟结果均表明, 加载软模的工件与模具的U型凹槽特征在形状上更加接近, 成形工件更加均匀, 而且具有较好的表面质量, 其最大平均成形深度可达110 μm, 大于激光直接冲击成形的最大深度(88 μm), 说明使用软模提高了充型能力。
激光冲击 金属箔板 软模成形 微弯曲成形 大面积成形 laser shock metal sheet flexible rubber forming micro bending forming large area forming
提出了一种激光驱动飞片微塑性温成形方法，采用波长1064 nm的YdYAG激光器进行了温成形实验，对T2紫铜成形件三维形貌进行观测，分析了温度（25 ℃，100 ℃，150 ℃，200 ℃）与激光能量（1020，1380，1690，1900 mJ）对成形深度的影响；使用纳米压痕仪研究了成形件成形区域硬度变化规律，并对成形机理进行了初步分析。结果表明，激光驱动飞片微塑性温成形方法可以获得较好的综合性能：不仅可以提高紫铜温成形能力，而且可以适当增强冲击区域硬度。分析认为，激光驱动飞片微塑性温成形是激光驱动飞片冲击强化机制与温度软化机制相互竞争的结果。
激光技术 微塑性温成形 激光驱动飞片 纳米压痕
激光驱动飞片微冲裁技术是在约束层模式下利用脉冲激光辐照飞片箔材诱导冲击波驱动高能飞片加载金属薄壁工件实现冲裁的微孔制造技术。实验中，使用INNOLAS SpitLight 2000 Nd-YAG短脉冲激光器，20 μm厚的铝制飞片；采用厚度为0.5 mm AISI 1095钢薄片制作微模具，模具硬度为58 HRC，利用皮秒激光铣削技术在模具中心加工微模孔阵列，在厚度为20 μm的铝箔板上一次性冲裁出三个外接圆直径为500 μm的梅花状通孔。通过KEYENCE VHX-1000C超景深三维显微系统进行观测，微冲孔具有良好的冲裁轮廓质量，工件上表面与冲裁断面有圆角带过渡，下表面轮廓处毛刺现象不明显。并以ANSYS/LS-DYNA为平台，使用有限网格单元法和流体动力学光滑粒子法对微冲裁过程进行了数值模拟，分别从断面形成、等效应力分布、等效塑性应变分布以及粒子位移变化等不同方面分析了激光驱动飞片多孔微冲裁工艺的基本特性。
激光技术 激光间接加工 多孔微冲裁 飞片 有限元模拟 流体动力学光滑粒子(SPH)
激光驱动飞片加载金属箔板成形技术是一种新型微成形技术，其飞片的结构和性能是影响该技术成形能力和质量的主要因素之一。通过Spitlight 2000 NdYAG激光器探究了复合飞片（主要由黑漆吸收层、聚酰亚胺隔热层和铝飞片组成）对激光驱动飞片加载金属箔板成形性能的影响。实验结果表明复合飞片能够增大工件的最大成形深度，同时工件形貌中心与模具中心的对中性更好，证明复合飞片在成形过程中对冲击波具有增压和均压作用，能够提高该技术的成形能力和质量。讨论了复合飞片提高成形能力和质量的原因，同时探究了激光能量和聚酰亚胺薄膜厚度对成形性能的影响。
激光技术 微成形 复合飞片 激光驱动飞片 成形能力
