Al2O3陶瓷薄片CO2连续激光弯曲试验研究

脆性材料的激光弯曲成形技术是激光快速成形技术的重要应用,有着广阔的应用前景。本文通过改变激光功率、扫描速度等工艺参数,利用CO2连续激光对氧化铝陶瓷薄片进行弯曲试验,同时引入线能量密度来寻求适合弯曲的最佳工艺参数,并结合氧化铝陶瓷的高温性能分析了其激光弯曲特点。试验结果表明：采用CO2连续激光可以对氧化铝陶瓷薄片进行弯曲,弯曲角度可达2°;氧化铝陶瓷的激光弯曲过程具有强烈的温度敏感性,当试样表面温度大于临界温度时,弯曲角度迅速增加;适合弯曲的最佳线能量密度范围为17～24 J/mm 。     

CO2激光标刻系统中用作扫描器件的空心玻璃波导管及卤化银光纤

我们设计并创建了一个以弯曲扫描型波导管为基础的CO2标刻系统（卤化银红外光纤或空心玻璃波导管）。CO2激光器放置在波导管的顶端，波导管的末端靠近样品表面。将一块永久性磁铁放置在波导管末端，磁铁应按x,y方向置放，使用可变化电磁场。用在线计算机系统来控制激光能量、末端位置以及扫描速度。该系统可用于对各种表面的切割、加热和标刻。本文还研究并比较了空心波导管和卤化银光纤的输出形状分布、斑点尺寸及分辨率等。     

长脉宽脉冲激光硅片弯曲成形试验

利用毫秒脉宽Nd:YAG激光对硅片进行了弯曲试验,给出了长脉宽脉冲激光弯曲硅片的能量阈值条件。研究了长脉宽Nd:YAG激光脉冲频率和脉冲宽度参数对硅片弯曲角度的影响,同时说明了脉冲频率和脉冲宽度参数对弯曲角度的影响可以转换成扫描速度和功率密度对弯曲角度的影响,并对试验结果进行了分析,引入了脉冲占空比来表征能量的时域分布对弯曲现象的影响。试验结果表明,采用毫秒量级脉冲激光可以对硅片进行弯曲加工,弯曲角度可达20°以上。     

板料激光曲线弯曲成形温度场的数值研究

板料激光弯曲成形是一种利用激光成形构件的柔性成形技术。以矩形板激光单次扫描成形的过程为研究对象，通过对有限元分析软件ANSYS进行二次开发，建立了基于扫描路径的动热源模型，并系统研究了各技术参数下激光弯曲温度场的动态变化。分析发现：（1）曲线扫描准稳态过程的温度峰值要小于同工况下直线扫描情况，且持续时间短暂，温度峰值不断跳跃；（2）相同工艺参数下，随着扫描路径曲率的增大，温度峰值及加热区温度梯度均减小，当扫描路径曲率继续增大时，温度峰值及加热区温度梯度却随之增大；（3）提高激光功率，降低扫描速度以及在恒定线能量密度下增大扫描速度，均使板料温度梯度增大，而增大光斑直径，温度梯度减小。     

工艺参数对管材激光弯曲成形影响规律的研究

管材激光弯曲成形是一种柔性金属塑性成形方法。将连续的激光光斑简化为一间歇跳跃的方形匀强面热源,并考虑材料性能参数与温度的相关性,建立了管材激光弯曲成形的热-机耦合有限元工艺仿真模型,对成形过程进行了数值模拟。有限元模拟结果表明:在其他条件不变的情况下,激光弯曲角度随激光功率的增大而增大,两者基本上成线性关系;弯曲角度随扫描速度的升高而减小,随光斑直径的减小而增大,但当光斑直径减小到一定程度后,弯曲角度开始减小;弯曲角度随扫描包角的增大而增大,当扫描包角为180°时,弯曲角度达到最大,弯曲角度随扫描包角的继续增大而减小;扫描次数与弯曲角度间成近似的线性关系,且第一次扫描管材产生的弯曲角度最大。     

硅片的激光吸收系数修正与弯曲试验

考虑热物性能参数随温度变化的因素,以硅为对象进行激光弯曲模拟和试验,借助APDL语言编写激光弯曲成形的仿真程序,对单脉冲作用过程进行模拟,以得到单点脉冲周期内的温度分布;并采用NiCr/NiSi合金薄膜热电偶对单脉冲作用过程中的温度分布进行测量,对比上述的温度模拟与测量结果,修正硅材料的激光综合吸收系数。采用有限元分析软件实现了硅片的脉冲激光弯曲成形的仿真和模拟,并对多次连续扫描的模拟结果与硅片弯曲试验结果进行对比,验证了仿真程序的有效性,为硅片的激光弯曲成形提供了理论与试验依据。     

基于吸收系数修正的硅片激光弯曲模拟与实验

考虑热吸收系数随温度变化的因素,以硅为对象进行了激光弯曲模拟和实验。借助APDL语言编写了激光弯曲成形的仿真程序,对单脉冲作用过程进行模拟,以得到单点脉冲周期内的温度分布;采用NiCr／NiSi合金薄膜热电偶对单脉冲作用过程中的温度分布进行测量,对比上述的温度模拟与测量结果,修正硅材料的激光综合吸收系数为0．82。采用有限元分析软件实现了硅片的脉冲激光弯曲成形的仿真和模拟,并对硅片多次连续扫描的弯曲模拟与弯曲实验进行对比,误差仅为0．1°,验证了仿真程序的有效性,为硅片的激光弯曲成形提供了理论与实验依据。     

不锈钢钢板热应力成形试验研究及其工艺参数评价

以不锈钢钢板为研究对象,通过改变激光光束能量、光斑直径、机床扫描速度、扫描次数以及扫描路径对不锈钢钢板进行弯曲试验,研究了厚度一定的不锈钢钢板弯曲成形时的工艺参数对弯曲角度的影响,并对热应力弯曲成形的工艺参数进行评估。     

不锈钢薄板的激光弯曲成形试验研究

以不锈钢薄板的激光弯曲成形为研究对象，通过实验研究其成形过程及影响因素。首先介绍了激光成形的工艺过程及影响因素；然后通过试验研究了激光能量、扫描速度、激光光斑大小和扫描次数等因素对弯曲成形角度的影响。     

金属薄板激光弯曲成形的工艺参数研究

以不锈钢薄板的激光弯曲成形为研究对象,研究其成形的工艺过程及影响因素;介绍实验设备和激光调焦方法。通过实验研究了激光能量因素、扫描速度因素、激光光斑大小和扫描次数等因素对弯曲成形角度的影响。     

厚钢板激光多次扫描弯曲成形的研究

采用数值模拟和实验研究分析了厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程中弯曲角度与激光扫描次数之间的关系。建立三维热力耦合有限元模型计算了成形过程的温度场、应力场和弯曲角度的变化,对不同厚度钢板的激光多次扫描弯曲成形过程进行了实验研究,模拟结果与实验结果符合较好。在相同的工艺参数条件下,钢板越厚,弯曲角度越小。钢板弯曲角度随激光扫描次数的增加而增大,但对不同厚度钢板,它们的变化规律不同。钢板下表面的应变强化是多次扫描过程中随扫描次数增加而弯曲角度增量减小的主要原因。     

Process simulation and optimization of laser tube bending

A 3D thermomechanical finite element analysis model for laser tube bending is developed based on the software MSC/Marc. The processes of single- and multi-scan are analyzed numerically. The gradient and development of the temperature between the laser scanning side and the nonscanning side leads to the changing complexity of the stress and strain. Consequently, the length of the laser scanning side becomes shorter than that of nonscanning side after cooling. The length difference between both sides makes the tube produce the bending angle. The relationship between the number of scans and the bending angle is about in direct ratio. The bending angle induced by the first irradiated time is largest. Meanwhile, the finite element simulation is integrated with the genetic algorithm. Aiming at different process demands, corresponding objective functions are established. Laser power, beam diameter, scanning velocity, and scanning wrap angle are regarded as design variables. Process optimizations of maximum angle bending and fixed angle bending after single laser scan are realized. Groups of optimized process parameters can be obtained according to different optimization objectives. The bending angle can approach to the maximum when the laser power, spot diameter, scanning velocity, and scanning wrap angle are 381.24 W, 3.37 mm, 16.34 mm/s, and 123.1°, respectively. When the laser power, spot diameter and scanning velocity are 426.12 W, 4.9 mm, 14.31 mm/s respectively, a fixed angle bending can be achieved.     

等离子电弧加热弯曲精确成形试验

为了实现等离子电弧加热的精确弯曲成形,采用等离子电弧沿直线对1Cr18Ni9Ti不锈钢板材进行加热弯曲成形试验,并用CMOS1303uc数字相机等硬件和相关软件在等离子电弧加热弯曲成形的过程中对弯曲角度进行实时检测,实现了对成形过程的闭环控制。试验结果表明:当扫描次数较少时,板材弯曲角度随扫描次数增加近似呈线性增大;当扫描次数较多时,由于增厚效应的影响,单次扫描弯曲角度的增量会不断减小,弯曲效率明显降低。为了确保加工过程的可靠性并提高成形效率,根据加工余量的不同将成形过程分为粗、中、精三个加工阶段,各个阶段分别采用不同的工艺参数进行加工,通过弯曲角度分别为20°和30°的不锈钢薄板的成形试验验证了该方法的有效性。     

基于ANSYS的熔石英玻璃激光焊接工艺研究

采用ANSYS软件的数值模拟计算,对石英玻璃在激光焊接时的温度场分布进行了仿真分析,获取了熔石英玻璃实现CO2激光焊接的工艺参数,结果显示,4W的激光功率、0.1 mm的激光光斑半径以及0.5 mm/s的激光移动速度能够实现石英玻璃薄片的焊接。     

A study on the effect of rectangular cut out on laser forming of AISI 304 plates

Laser bending of a rectangular AISI 304 plate with a rectangular cut out is investigated in the present work. In particular, effects of process parameters: laser power, scanning speed, and geometric parameters: dimensions of the cut out of sheet metal on temperature distribution and bending angle are explored with the help of numerical simulation. Analyses are carried out through a coupled thermo-mechanical formulation with finite element method using COMSOL MULTIPHYSICS. The temperature distribution and deformation of sheet metal have been obtained from numerical simulations. The bending angle is affected by process parameters, namely, laser power, scanning speed, and width of the cut out of the sheet metal. Position of the cut out vis-à-vis the scanning path and length of the cut out have very little effect on the bending angle.     

Parameter prediction in laser bending of aluminum alloy sheet

Based on the basic platform of BP neural networks, a BP network model is established to predict the bending angle in the laser bending process of an aluminum alloy sheet (1–2 mm in thickness) and to optimize laser bending parameters for bending control. The sample experimental data is used to train the BP network. The nonlinear regularities of sample data are fitted through the trained BP network; the predicted results include laser bending angles and parameters. Experimental results indicate that the prediction allowance is controlled less than 5%–8% and can provide a theoretical and experimental basis for industry purpose. __________ Translated from Optics and Precision Engineering, 2007, 15(6): 915–921 [译自: 光学精密工程     

工艺参数对SLM激光快速成型件表面粗糙度的影响

主要研究SLM激光快速成型过程中各工艺参数对成型件表面粗糙度的影响.影响成型件表面粗糙度的工艺参数主要有激光功率、扫描速度、搭接率、切片层厚和倾斜角度.采用正交实验方法,研究激光功率、扫描速度、搭接率三个工艺参数对快速成型件水平面表面粗糙度的影响规律、倾斜角度对斜面表面粗糙度的影响以及切片层厚对零件的垂直面的表面粗糙度影响.实验结果表明:搭接率是影响水平面表面粗糙度的最主要的因素,当其它参数相同,搭接率为30%时,表面粗糙度值最小;倾斜角度越大,表面粗糙度值越小;切片层厚越小,表面粗糙度值越小.