金屬板材激光噴丸成形研究及工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、激光噴丸成形技術(shù)(Laser peening forming)利用脈沖激光替代傳統(tǒng)噴丸介質(zhì)，對(duì)材料進(jìn)行加工成形，具有非接觸、精密成形等優(yōu)點(diǎn)。作為一種創(chuàng)新的板材成形手段，激光噴丸成形在航空航天、汽車制造、精密加工等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。本文依據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)激光噴丸成形的研究，在前人的基礎(chǔ)上給出多種金屬板材進(jìn)行激光噴丸成形方法，對(duì)成形機(jī)理及影響折彎變量的工藝參數(shù)進(jìn)行了分析。并建立多元回歸模型對(duì)各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，作為激光噴丸成形折彎變形量控制的手段。

2、主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　本文首先從理論上詳細(xì)的對(duì)激光誘導(dǎo)沖擊波下金屬板材折彎變形的特性和材料內(nèi)部殘余應(yīng)力分布進(jìn)行分析。在分析激光誘導(dǎo)沖擊波計(jì)算模型上，重點(diǎn)分析水約束層下多種材料沖擊波的計(jì)算方法。
　　采用NG∶YAG納秒激光搭建激光噴丸試驗(yàn)系統(tǒng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同厚度的板材在不同工藝參數(shù)（激光能量、光斑疊合率、噴丸次數(shù)）下，板材表現(xiàn)出不同折彎變形特性。比如本試驗(yàn)中0.29mm、0.4mm、0.5mm、0.68mm1060

3、Al板材在0.1J-0.4J能量下表現(xiàn)為凹變形，而1.2mm在0.1J-0.4J能量下都表現(xiàn)為凸變形。在凹折彎變形機(jī)制下，板材折彎變形量隨激光能量增加而增加，然而凸折彎變形機(jī)制下這種情況顯得不明顯?？梢园l(fā)現(xiàn)存在一個(gè)厚度閥值，小于該厚度折彎變形為凹變形，大于該厚度折彎變形為凸變形。接著利用X射線應(yīng)力測(cè)定儀對(duì)噴丸區(qū)域表層進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試，得到各厚度板材噴丸區(qū)域殘余應(yīng)力分布。分析了工藝參數(shù)對(duì)板材表層殘余應(yīng)力分布的影響。
　　本文運(yùn)用AB

4、AQUS有限元軟件對(duì)金屬板材激光噴丸成形進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了不同厚度不同工藝參數(shù)下板材的變形量及殘余應(yīng)力場(chǎng)的分布?？偨Y(jié)各工藝參數(shù)（激光能量、光斑疊合率、噴丸次數(shù)）與板材折彎變形和殘余應(yīng)力分布的聯(lián)系，仿真結(jié)果與試驗(yàn)有較好的一致性;另外仿真中建立了激光噴丸成形2D和3D模型，通過(guò)光斑疊合率將2D與3D仿真模型聯(lián)系起來(lái)，以較小的誤差提高了仿真的計(jì)算效率。通過(guò)對(duì)多種金屬材料的模擬分析，聯(lián)系材料HEL與凹凸變形轉(zhuǎn)變厚度關(guān)系。結(jié)合厚度與激光能量的影