[发明专利]一种减小板材边缘效应的方法

说明书

本发明提供一种减小板材边缘效应的方法，其采用间断扫描的方式来进行板材的激光成形，所述间断扫描方式的具体实施步骤如下：步骤一：在所述板材表面涂覆石墨，以提高激光吸收率；步骤二：将涂覆石墨后的所述板材用夹具固定于工作台，并保持涂覆石墨一侧向上；步骤三：选取激光扫描的扫描位置；步骤四：对待扫描位置进行加热区域划分；步骤五：根据扫描位置加热区域划分的情况，首先间断扫描其中的第一扫描区域，待所述板材冷却后扫描第二扫描区域。采用间断扫描的方式针对板材激光成形后的边缘效应现象，以及成形中与扫描方向相垂直的方向的弯矩，减小板材激光成形后的边缘效应现象。

技术领域

本发明涉及板材加工领域，具体涉及一种减小板材边缘效应的方法。

背景技术

金属板材成形技术在现代航空、航天、船舶、汽车等工业中应用非常广泛，板材件占有比例很大，因此需要对金属板材成形技术进行深入研究，掌握其成形机理并提高成形精度，以便更好的应用于实践；在这方面许多学者进行了相关的研究，取得了许多研究成果。激光板材成形技术是利用激光束照射金属板材表面，在金属板材厚度方向产生强烈的温度梯度，诱发不均匀热应力，进而在板材横截面处产生弯矩作用于板材，同时板材加热区域产生塑性变形，最终将板材弯曲成形的技术。

与传统的板材机械成形、时效成形等板材成形技术相比，激光板材成形无需模具、无需外力，因而生产周期短、柔性大，特别适合小批量零件的生产；由于不受模具限制，可成形各类异构件；激光热成形属于热态积累成形，能够成形高硬度和脆性材料，像钛镍合金、陶瓷、铸铁等；借助形状测量仪和红外测温仪，可在数控加工机上进行全过程闭环控制，以提高成形精度；激光热成形为非接触成形，变形时无外力作用，因而回弹较小，成形精度较高；在成形过程中，单次扫描变形量较小，成形时不易产生皱曲，特别适合于单件、小批量生产及用常规方法难以成形的材料的成形。

目前，国内外学者主要围绕平板的激光成形技术进行研究。许多学者发现板材激光成形后，扫描线不同位置的弯曲角度不一致，这种现象被广泛称为“边缘效应”。边缘效应的存在严重影响了板材成形的精度，给后续的工艺制作带来了困难，如焊接、组装等，因此提供一种减小激光板材成形中的边缘效应的方法是尤为必要的。为了减小激光板材成形中的边缘效应，本发明提出了一种新的扫描方式：间断扫描，从而减小板材激光成形后的边缘效应现象，提高板材的成形精度。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种减小板材边缘效应的方法，其采用间断扫描的方式来进行板材的激光成形，所述间断扫描方式的具体实施步骤如下：

步骤一：在所述板材表面涂覆石墨，以提高激光吸收率；

步骤二：将涂覆石墨后的所述板材用夹具固定于工作台，并保持涂覆石墨一侧向上；

步骤三：选取激光扫描的扫描位置；

步骤四：对待扫描位置进行加热区域划分；

步骤五：根据扫描位置加热区域划分的情况，首先间断扫描其中的第一扫描区域，待所述板材冷却后扫描第二扫描区域。

较佳的，在所述步骤四中，对待扫描位置进行加热区域划分时，为保证所述板材在间断扫描时扫描位置的对称性，将板材扫描位置划分为奇数2n+1个加热区域；

在所述步骤五中，首先对划分后的加热区域间断扫描其中的n或n+1段，扫描结束待板材冷却后，扫描其余未扫描的n+1或n段，最终将所述板材成形为一定的弯曲角度。

较佳的，所述第一扫描区域和所述第二扫描区域处于同一所述待扫描位置，且所述第一扫描区域与所述第二扫描区域不重叠。

较佳的，在所述步骤二中，利用夹具将所述板材固定在工作台，固定方式可以采用端部固定或板材中部固定。