[發明專利]一種減小板材邊緣效應的方法

有效

• 申請號: 201610865793.2
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN106391796B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 楊立軍;付守沖;王揚;張宏志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21D11/20
• 分類號: B21D11/20;B21D11/22;B21D43/00
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬

本發明提供一種減小板材邊緣效應的方法，其采用間斷掃描的方式來進行板材的激光成形，所述間斷掃描方式的具體實施步驟如下：步驟一：在所述板材表面涂覆石墨，以提高激光吸收率；步驟二：將涂覆石墨后的所述板材用夾具固定于工作臺，并保持涂覆石墨一側向上；步驟三：選取激光掃描的掃描位置；步驟四：對待掃描位置進行加熱區域劃分；步驟五：根據掃描位置加熱區域劃分的情況，首先間斷掃描其中的第一掃描區域，待所述板材冷卻后掃描第二掃描區域。采用間斷掃描的方式針對板材激光成形后的邊緣效應現象，以及成形中與掃描方向相垂直的方向的彎矩，減小板材激光成形后的邊緣效應現象。

技術領域

本發明涉及板材加工領域，具體涉及一種減小板材邊緣效應的方法。

背景技術

金屬板材成形技術在現代航空、航天、船舶、汽車等工業中應用非常廣泛，板材件占有比例很大，因此需要對金屬板材成形技術進行深入研究，掌握其成形機理并提高成形精度，以便更好的應用于實踐；在這方面許多學者進行了相關的研究，取得了許多研究成果。激光板材成形技術是利用激光束照射金屬板材表面，在金屬板材厚度方向產生強烈的溫度梯度，誘發不均勻熱應力，進而在板材橫截面處產生彎矩作用于板材，同時板材加熱區域產生塑性變形，最終將板材彎曲成形的技術。

與傳統的板材機械成形、時效成形等板材成形技術相比，激光板材成形無需模具、無需外力，因而生產周期短、柔性大，特別適合小批量零件的生產；由于不受模具限制，可成形各類異構件；激光熱成形屬于熱態積累成形，能夠成形高硬度和脆性材料，像鈦鎳合金、陶瓷、鑄鐵等；借助形狀測量儀和紅外測溫儀，可在數控加工機上進行全過程閉環控制，以提高成形精度；激光熱成形為非接觸成形，變形時無外力作用，因而回彈較小，成形精度較高；在成形過程中，單次掃描變形量較小，成形時不易產生皺曲，特別適合于單件、小批量生產及用常規方法難以成形的材料的成形。

目前，國內外學者主要圍繞平板的激光成形技術進行研究。許多學者發現板材激光成形后，掃描線不同位置的彎曲角度不一致，這種現象被廣泛稱為“邊緣效應”。邊緣效應的存在嚴重影響了板材成形的精度，給后續的工藝制作帶來了困難，如焊接、組裝等，因此提供一種減小激光板材成形中的邊緣效應的方法是尤為必要的。為了減小激光板材成形中的邊緣效應，本發明提出了一種新的掃描方式：間斷掃描，從而減小板材激光成形后的邊緣效應現象，提高板材的成形精度。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。

發明內容

為解決上述技術缺陷，本發明采用的技術方案在于，提供一種減小板材邊緣效應的方法，其采用間斷掃描的方式來進行板材的激光成形，所述間斷掃描方式的具體實施步驟如下：

步驟一：在所述板材表面涂覆石墨，以提高激光吸收率；

步驟二：將涂覆石墨后的所述板材用夾具固定于工作臺，并保持涂覆石墨一側向上；

步驟三：選取激光掃描的掃描位置；

步驟四：對待掃描位置進行加熱區域劃分；

步驟五：根據掃描位置加熱區域劃分的情況，首先間斷掃描其中的第一掃描區域，待所述板材冷卻后掃描第二掃描區域。

較佳的，在所述步驟四中，對待掃描位置進行加熱區域劃分時，為保證所述板材在間斷掃描時掃描位置的對稱性，將板材掃描位置劃分為奇數2n+1個加熱區域；

在所述步驟五中，首先對劃分后的加熱區域間斷掃描其中的n或n+1段，掃描結束待板材冷卻后，掃描其余未掃描的n+1或n段，最終將所述板材成形為一定的彎曲角度。

較佳的，所述第一掃描區域和所述第二掃描區域處于同一所述待掃描位置，且所述第一掃描區域與所述第二掃描區域不重疊。

較佳的，在所述步驟二中，利用夾具將所述板材固定在工作臺，固定方式可以采用端部固定或板材中部固定。