[发明专利]一种基于塑性区深度的圆弧槽激光弯曲成形方法

摘要

本发明属于金属板材激光弯曲三维成形领域，特别涉及一种基于塑性区深度的圆弧槽激光弯曲成形方法，可用于各类圆弧槽形舱壁件的无模三维成形。本发明基于温度梯度机理，根据预期加工圆弧槽的形状、金属板激光扫描区厚度方向的再结晶温度分布，并依据材料再结晶温度计算塑性区深度，建立塑性区深度与圆弧槽弯曲角度的关系；根据圆弧槽形角度需求，通过控制塑性区深度使金属板材弯曲至期望角度，从而实现金属板材圆弧槽激光弯曲三维成形。本发明能够节约传统圆弧槽模具成形的模具制造成本，可根据圆弧槽形状变化对激光弯曲扫描路径迅速进行调整，能够实现快速制造、缩短研发周期、提高成形精度。

主权项

1.一种基于塑性区深度的圆弧槽激光弯曲成形方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、用夹具夹持金属板一端，将金属板置于激光加工工作台上；通过金属板弯折区的金相组织，得到金属板激光扫描区厚度方向的再结晶温度分布，由再结晶温度范围0.4T_材料熔点≤T＜T_材料熔点确定塑型区深度s；步骤二、根据塑性区深度s与圆弧槽弯曲角度α的经验公式，以及塑性区截面宽度d、深度s和板厚h满足取值范围：d＞h＞s且1/3h≤s≤2/3h，确定激光扫描工艺参数范围：激光功率P为90‑140W、激光离焦量6‑10mm、激光扫描速V为400‑800mm/min、激光频率40Hz和脉冲宽度2ms；对于每条激光的扫描路径，圆弧槽各扫描路径的弯曲角度均小于90°；其中，塑性区深度s与圆弧槽弯曲角度α的经验公式：α＝A×s+B，s＝C×E+D对于一种材料，A、B、C和D为常数，s与激光输入材料能量E相关，对于材料的离焦量为定值，E与线能量密度nP/V相关，n为扫描次数，通过预实验得到激光加工某种材料A、B、C和D的拟合数据；其中，圆弧槽的扫描路径、扫描路径圆弧半径、扫描次数和扫描路径之间距离关系由材料特性、圆弧槽形状和加工技术要求确定，具体激光参数根据塑性区深度s和圆弧槽弯曲角度α的关系确定；步骤三、弯曲成形过程侧吹惰性保护气体，压力为0.1‑0.5Mpa，对激光扫描区域冷却保护，形成气体保护层防止金属板材表面高温氧化。