1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学激光技术研究所, 江苏 镇江 212013
通过激光喷丸成形实验研究了不同工艺参数对2024铝合金单曲率件及S形双曲率异形件的变形方式和变形量的影响规律,分析了S形双曲率异形件的制造方法,并实验获得了三维扭曲件。结果表明,当增大激光单脉冲能量和减小试样厚度时,试样容易发生凹面成形,反之,试样容易发生凸面成形。增大冲击区面积和光斑搭接率会增大试样的变形量,但不会改变其变形方式。激光喷丸成形2024铝合金S形双曲率异形件和激光喷丸成形单曲率件的规律一致。为了获得2024铝合金S形双曲率异形件,薄板材可采用“凸面成形+凸面成形”的方式,厚板材可采用“凹面成形+凹面成形”的方式。
激光技术 激光喷丸成形 激光诱导冲击波 应力梯度 异形件 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 021407
1 上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240
2 上海航天设备制造总厂, 上海 200245
带筋整体壁板正代替传统装配壁板成为航天领域的重要结构件, 但由于筋条的约束作用, 其成形较为困难。激光喷丸成形因具有高应变率效应和较强成形能力, 是解决带筋整体壁板成形的重要工艺途径。详细阐述了基于固有应变的带筋壁板激光喷丸成形建模方法, 以航天典型网格壁板为例比较了三种不同建模方法的运算效率和精度。证明梁单元模型的计算分析效率相对较高, 壳单元适用分析筋条与壁板之间的相对变形。将上述模型应用于带筋壁板激光喷丸成形变形预测, 针对单筋壁板和网格壁板两种特征带筋壁板, 分析了筋条截面和筋条分布对带筋壁板激光喷丸成形结果的影响。证明网格壁板双向弯曲差异不大, 单向筋条有利于成形单曲率曲面, 且筋条高厚比和宽高比越小沿筋条方向直线性越好。
带筋壁板 激光喷丸成形 条带喷丸 固有应变 stiffener integral panel laser peen forming strip peening eigenstrain
山东大学 材料科学与工程学院,山东 济南 250061
激光冲击成形(LPF)技术利用激光与物质相互作用时产生的等离子体冲击波进行塑性变形,它结合了激光冲击强化与塑性成形的优点,在大型复杂曲面零件成形、微机电系统结构元器件制造、装配、整形等领域具有深远应用前景。介绍了LPF的历史背景,根据变形模式将其分为凸面成形和凹面成形两大类,分析了成形机理和技术优势。在几何形状、材料性质、成形缺陷、分析手段等方面,阐述了其研究现状,并就其存在的主要问题和研究动态进行了深入讨论,指出了发展过程中面临的机遇和挑战。
塑性成形 激光冲击成形 激光喷丸成形 板材 微成形 激光与光电子学进展
2010, 47(6): 061403
影响激光喷丸成形中板料最终成形形状的工艺参数众多，为了达到需要的板料变形量及残余压应力层深度，必须对各工艺参数进行优化控制。利用正交表设计了主要的激光器和板料参数，并用ANSYS／LS－DYNA模拟了全部情况。采用极差法对数值计算结果进行分析，得到了各因素的主次关系以及较优的参数水平组合。结果表明，利用正交法对激光喷丸成形工艺参数进行优化设计可以有效控制残余应力形态，从而控制板料变形，对试验具有重要的指导意义。
激光技术 参数优化 正交法 激光喷丸成形 laser technique parameter optimum orthogonal method laser peen forming
通过对激光喷丸成形(LPF)中残余应力场分布的研究,找出单点喷丸残余应力分布形式,以及单点多次、多点不同路径喷丸中后续冲击对前次冲击残余应力分布的影响规律。对准确控制残余应力分布,获得激光喷丸后所需的板料形状具有指导意义。利用钕玻璃高功率脉冲激光对厚度为1.2 mm的LY12CZ硬铝合金进行了单点激光喷丸,用X衍射应力测定仪考察了单点冲击后材料表面及深度方向的残余应力,用厚度为2 mm 的6061-T6铝合金板料进行三列窄条激光喷丸变形实验。以ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件为平台,建立了具有一定精度的激光喷丸过程中冲击波压力的加载模型,对板料的变形过程进行了数值模拟, 分别考察了不同激光能量,板料尺寸,冲击路径等工艺参数对残余应力场分布的影响。实验结合数值模拟探索激光喷丸的主要参数和残余应力场之间的相互关系。
激光技术 激光喷丸成形 冲击波 残余应力 数值模拟
1 安徽工业大学机械工程学院, 安徽 马鞍山 243002
2 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
利用短脉冲激光对LY12CZ航空铝合金进行了窄条激光喷丸(LP)成形。激光脉冲参数:波长为1.06 μm,脉冲宽度为23 ns,光斑直径为7 mm,输出能量为22 J。试样外形尺寸为100 mm×25 mm×2 mm,喷丸窄条宽度为7 mm,条带内相邻光斑的距离为4 mm,相邻喷丸条带中心间距为15 mm。利用弧高仪测试样变形后的变形量,用X-350A残余应力测试仪测其残余应力,用HVS-1000硬度计测其显微硬度和用Taylor Hobson-5M测表面粗糙度。实验结果表明,试样经激光喷丸后,变成了曲率半径为1.87 m的单曲率件,冲击硬度得到提高,喷丸条带内的表面粗糙度值增大,但仍然保持光滑,试样上下表面的残余应力均有显著提高,其激光喷丸面的残余应力平均增加了250% ,下表面平均增加了75%,喷丸条带内的硬度平均值增加约40%。
激光技术 激光喷丸成形 窄条 曲率半径 残余压应力 显微硬度 粗糙度
激光喷丸成形是脉冲激光束冲击金属表面时形成一种冲击波,传入工件内部使受喷材料在表面及内部产生深层分布的残余压应力场而使板料成形的技术。分析了多点全面喷丸成形、多点选择喷丸成形单曲面和马鞍形双曲面的激光喷丸方法,建立了激光冲击波加载的数学模型,并以有限元软件ABAQUS为平台,对不同形状和尺寸的板料进行了激光喷丸成形的数值模拟,验证了所分析的喷丸轨迹的正确性。发现采用不同轨迹对板料进行喷丸可以得到不同形状的板件。通过模拟,可以为实验提供更准确的喷丸方案,从而提高喷丸的效益和替代传统的试喷方法。
激光技术 脉冲激光束 激光喷丸成形 数值模拟
针对金属板料激光喷丸成形的特点,提出用ABAQUS软件进行激光喷丸成形的数值模拟.分析了有限元模型的建立和网格的划分,激光脉冲的处理和模拟时冲击波的加载换算,讨论了在激光喷丸成形模拟过程中边界条件的限制,并进行了相应的模拟试验.
激光喷丸成形 数值模拟 Laser peen forming ABAQUS ABAQUS Numerical simulation
