[發明專利]一種微變形板材激光矯平方法

有效

• 申請號: 201710405198.5
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN108971267B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 石永軍;孫瑞;劉衍聰;戰祥華;李琪;王瑞海
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: B21D1/00
• 分類號: B21D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種微變形板材激光矯平的方法，其特征是利用激光沿規劃的掃描路徑及工藝參數對發生微變形的板材進行連續照射，基于激光的加熱作用使得板材厚度方向產生溫度梯度，誘發熱應變，使板材發生彎曲變形，進而實現板材矯平，具體實施步驟為：

(1)根據板材的變形情況，確定其主要變形形式并根據變形形式進行掃描路徑規劃，確定每條掃描路徑所需矯平角度

(2)路徑規劃完成后，確定各條掃描路徑所需矯平角度，基于實驗驗證及有限元方法，建立單次矯正角度θ與激光功率P、掃描速度v、掃描間距s之間的映射關系，建立板材加工過程中最高溫度T與激光功率P、掃描速度v、掃描間距s間的映射關系；

(3)根據板材所需矯平角度及建立的映射關系，選擇多組可實現該矯平角度的激光功率P、掃描速度v、掃描間距s工藝參數，根據單次矯正角度θ與激光功率P、掃描速度v、掃描間距s間映射關系以及板材加工過程中最高溫度T與激光功率P、掃描速度v、掃描間距s間的映射關系，選擇單次矯正角度θ最大，且加工過程中最高溫度T低于材料燒蝕溫度T_l的工藝參數作為最終加工工藝參數；

(4)根據每條掃描路徑所需矯平角度計算出等效均布彎矩Mxa，利用有限元軟件將等效均布彎矩Mxa施加于各條掃描路徑，經彈性變形計算后得到最終變形，與目標平面進行比較，驗證加工工藝有效性；

(5)得到有效工藝后，使用丙酮溶液對待矯平板材進行清洗，去除板材表面油污；將其置于三維數控平臺上，在數控PC上設定控制程序使三維數控平臺上的板材沿一定方向移動，激光器產生激光束，經反射鏡和聚焦鏡形成連續激光束照射至待矯平板材表面，按照選擇的加工工藝參數沿規劃的掃描路徑進行掃描，并通過自然冷卻或水冷對板材加熱后的表面進行降溫冷卻，板材經加熱后沿加熱線方向及厚度方向產生不同程度應變，從而使板材發生彎曲，當板材所需矯平角度較大時，對板材進行多次多道掃描，最終矯平板材。

2.根據權利要求1所述的一種微變形板材激光矯平的方法，其特征在于將板材的變形形式分為V型變形、單曲率變形、雙曲率變形。

3.根據權利要求2所述的一種微變形板材激光矯平的方法，其特征在于掃描路徑的規劃方案為：對于V型變形板材，利用激光沿V型面掃描路徑進行掃描，確定V型面所需矯平角度獲得相應的變形，矯正為平面，對于單曲率變形板材，將其擬合為多個V型變形板材組合，確定單曲率面掃描路徑間距，確定各條掃描路徑處單曲率面所需矯平角度沿單曲率面掃描路徑進行同向掃描，在不同掃描路徑處獲得一定程度的折彎變形，最后獲得矯平板材，對于雙曲率變形板材，將其視為兩次單曲率變形的組合，先確定雙曲率面i向掃描路徑間距，沿雙曲率面i向掃描路徑按照單曲率曲面矯平方式將雙曲率面矯正至單曲率曲面，再確定雙曲率面j向掃描路徑間距，沿雙曲率面j向掃描路徑重復一次單曲率矯平方式，將其最終矯正至平面，兩組掃描路徑夾角為i向路徑與j向路徑夾角。