專(zhuān)利名稱(chēng)：薄壁管的激光彎曲成形方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于先進(jìn)制造領(lǐng)域，具體涉及一種用激光進(jìn)行薄壁管彎曲成形的方法及實(shí)現(xiàn)該方 法的裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的薄壁管材的彎曲成形方法是機(jī)械彎曲，包括壓彎、滾彎、推彎、繞彎等。在機(jī)械 彎曲過(guò)程中，管材變形區(qū)的外側(cè)壁由于受到張力作用會(huì)產(chǎn)生管壁變薄現(xiàn)象，出現(xiàn)凹陷或裂紋， 從而導(dǎo)致張力破壞；變形區(qū)的內(nèi)側(cè)壁會(huì)變厚導(dǎo)致起皺；管材還常常會(huì)出現(xiàn)橢圓化現(xiàn)象以及彎 曲回彈。這些缺陷給彎曲過(guò)程的控制及彎曲精確化帶來(lái)困難。劉韌與季忠的學(xué)術(shù)論文"板料激光成形及其研究進(jìn)展"(鍛壓裝備與制造技術(shù)，2004， (3)) 介紹了利用激光誘發(fā)的熱應(yīng)力進(jìn)行彎管的技術(shù)。管材的熱應(yīng)力彎曲是通過(guò)內(nèi)弧面的變形來(lái)實(shí) 現(xiàn)的，其變形量是變形區(qū)沿軸向的縮短和沿半徑方向向外變形的效果之和，此過(guò)程中作用在 外弧面上的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)械彎曲時(shí)的力，因而外側(cè)壁變薄的程度要小于機(jī)械彎曲。另外，由 于管材在用激光進(jìn)行熱應(yīng)力彎曲時(shí)不使用模具，且管材外側(cè)受到的張力要小許多，因此管材 的橢圓化率要小于機(jī)械彎曲。但是，上述通過(guò)激光加熱形成溫度梯度導(dǎo)致的熱應(yīng)力進(jìn)行管材彎曲的方法也有其明顯弱 點(diǎn)-如多次冷熱循環(huán)往往弓I起材料組織和性能的變壞；變形僅僅是通過(guò)熱膨冷縮在內(nèi)弧面處 引起的材料淤積造成的，每次激光掃描后材料的變形量很小，成形效率低；當(dāng)管材彎曲到一 定程度后，難以進(jìn)行進(jìn)一步的變形，成形極限小。美國(guó)力口州大學(xué)Hackel Lloyd申請(qǐng)的專(zhuān)禾『Con tour Forming of Metals by Laser Peening" (專(zhuān)利號(hào)WOO 105549)，提出通過(guò)激光沖擊板材表面，利用其殘余應(yīng)力釋放產(chǎn)生微曲度進(jìn)行微 變形，通過(guò)多次沖擊使微曲度累積，便可獲得更大的變形量。這種成形方法是利用受沖擊表 面受到的壓應(yīng)力進(jìn)行面向激光束的凸面成形，與板材熱應(yīng)力彎曲時(shí)的變形趨勢(shì)相反；另外未 發(fā)現(xiàn)將該技術(shù)成功用于管材彎曲的報(bào)道。這種成形方法的本質(zhì)，是利用激光作用于材料表面 時(shí)，形成的等離體爆炸所產(chǎn)生的沖擊力。眾所周知，當(dāng)激光與物質(zhì)相互作用時(shí)，只有當(dāng)激光 的功率密度(單位面積上的功率值)達(dá)到一定值時(shí)，才能產(chǎn)生爆轟波并導(dǎo)致沖擊力，低于該 值時(shí)，則不會(huì)產(chǎn)生明顯的沖擊力，這個(gè)功率密度的門(mén)坎值稱(chēng)為點(diǎn)火閾值強(qiáng)度。該閾值強(qiáng)度與 激光的波長(zhǎng)和脈沖寬度有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，脈沖寬度越寬則閾值越低。如果激光的功率密 度小于被加工材料的閾值強(qiáng)度，則不能產(chǎn)生變形所需的足夠的沖擊力。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用激光進(jìn)行薄壁管彎曲成形的方法及實(shí)現(xiàn)該方法 的裝置。該方法具有成形效率高、成形極限大、零件性能好等特點(diǎn)。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下-本發(fā)明的薄壁管激光彎曲成形方法,步驟如下(1)將連續(xù)激光或脈沖激光作為第一激光束照射在薄壁管的設(shè)定區(qū)，使該區(qū)管材受熱產(chǎn) 生熱膨脹并使材料軟化，導(dǎo)致壓應(yīng)力，產(chǎn)生壓縮塑性變形，使管壁局部增厚，同時(shí)使管材產(chǎn) 生背向激光束的微量彎曲變形，停止照射，材料冷卻并產(chǎn)生體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，使管材 又產(chǎn)生面向激光束的彎曲變形。兩次彎曲變形的角度差，即為一次激光掃描所產(chǎn)生的彎曲變形量。(2) 將功率密度大于薄壁管材料的閾值強(qiáng)度的脈沖激光作為第二激光束照射在第一激 光束照射過(guò)的薄壁管的同一區(qū)域，在管材表面形成等離子體云，等離子體云進(jìn)一步吸收激光 能量而爆炸，產(chǎn)生面向管材的沖擊力，該沖擊力是沿管壁法線方向的，它作用在步驟(1)彎 曲變形時(shí)管壁增厚的區(qū)域，使管材進(jìn)一步產(chǎn)生面向激光束的彎曲變形。(3) 第一激光束和第二激光束交替輪番照射薄壁管的同一區(qū)域，使激光加熱和激光沖擊 都是在一個(gè)區(qū)域中進(jìn)行的，直至得到要求的彎曲半徑和彎曲角度。優(yōu)選的，上述的第二激光束是功率大于1GW，脈寬為1 50納秒的脈沖激光，并優(yōu)選C02 激光等長(zhǎng)波長(zhǎng)脈沖激光。優(yōu)選的，薄壁管壁厚小于0.5mm。為了增加管壁材料對(duì)激光能量的吸收并防止激光反射、 散射等可能出現(xiàn)的事故，管材表面涂上能量吸收層。優(yōu)選的，在薄壁管外表面上涂20-50/zm能量吸收層，能量吸收層是石墨涂層、黑漆、柔性貼膜、金屬涂層或金屬鍍膜。所述的薄壁管管材是金屬材料、合金材料?？梢允撬苄院玫牟牧希部梢允谴嘈?、難變 形的材料。不同波長(zhǎng)的激光產(chǎn)生爆轟波的閾值強(qiáng)度不同，如波長(zhǎng)為1.06um和10.6um的激光的閾 值強(qiáng)度大致分別為108 109\\7(^2和107W/cm2。不同材料也對(duì)應(yīng)不同的閾值強(qiáng)度，例如波長(zhǎng) 為10.6pm的激光對(duì)鋁箔、銅板、鈦板、聚四氟乙烯產(chǎn)生爆轟波的閾值強(qiáng)度大致分別為1.2X 107W/cm2、 2.75X 107W/cm2、 2.3X 107W/cm2、 2.8X 107W/cm2,所對(duì)應(yīng)的激光能量密度分別為 84.0 J/cm2、 191.0 J/cm2、 160.1 J/cm2、 195.2 J/cm2。根據(jù)不同的薄壁管的材料可以參照以上參 數(shù)進(jìn)行具體工藝條件的設(shè)定。此外，第一激光束與第二激光束交替輪番照射時(shí)，可借助于使薄壁管相對(duì)于激光束的軸 向平移和旋轉(zhuǎn)，使激光照射在一個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，最終將薄壁管材進(jìn)行彎曲成形。本發(fā)明的薄壁管激光彎曲成形方法，是一種熱應(yīng)力與激光沖擊復(fù)合成形方法。其工作原 理在于該方法是將兩束激光作用于薄壁管上，其中第一激光束用于薄壁管的加熱，使薄壁管 軟化，并在受熱區(qū)域產(chǎn)生熱應(yīng)力，使管產(chǎn)生彎曲變形。其變形機(jī)理是第一激光束照射時(shí)， 管壁受到加熱并產(chǎn)生膨脹，產(chǎn)生壓應(yīng)力，導(dǎo)致壓縮塑性變形，使管壁局部增厚，管材產(chǎn)生背 向激光束的微量彎曲變形，稱(chēng)為反向彎曲；該束激光照射后，材料冷卻，導(dǎo)致被照射區(qū)產(chǎn)生 體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，使管材產(chǎn)生面向激光束的彎曲變形，稱(chēng)為正向彎曲。正向彎曲與反 向彎曲角的差值，即為第一次激光照射時(shí)所產(chǎn)生的彎曲變形量。但前述壓縮塑性變形在受拉 時(shí)并不能完全恢復(fù)，因此正向彎曲變形量通常人于反向彎曲變形量，使管材最終殘留面向激 光束的正向彎曲變形。實(shí)驗(yàn)研究表明，如果僅用一束激光通過(guò)誘發(fā)熱應(yīng)力使管材發(fā)生彎曲變 形， 一是彎曲效率非常低，二是彎曲半徑不能太小，否則不能產(chǎn)生持續(xù)的彎曲變形。此時(shí)， 再用一束脈沖激光照射管材，并在板材表面形成等離子體，通過(guò)等離子體爆炸產(chǎn)生的沖擊作 用，使薄壁管材局部發(fā)生塑性失穩(wěn)，并進(jìn)一步產(chǎn)生面向激光束的正向彎曲變形。第二激光束 照射產(chǎn)生的等離體子體對(duì)激光具有屏蔽效應(yīng)，等離子體幾乎全部吸收激光能量，并產(chǎn)生球狀 爆炸。等離子體的屏蔽效應(yīng)使激光幾乎不能加熱管材，因此第二激光束對(duì)管材的作用是一種 冷態(tài)下的力效應(yīng)，而不是熱效應(yīng)?？刂频卯?dāng)，即使第一激光束的熱效應(yīng)導(dǎo)致了晶粒粗化現(xiàn)象， 第二激光束的沖擊則可使粗化晶粒破碎，從而得到好的變形組織。實(shí)現(xiàn)薄壁管激光彎曲成形方法的專(zhuān)用裝置，由激光發(fā)生器系統(tǒng)、激光頭系統(tǒng)、工作臺(tái)系 統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。激光發(fā)生器系統(tǒng)包括激光發(fā)生器控制系統(tǒng)和激光發(fā)生器，所述激光 頭系統(tǒng)包括沿X和Z方向移動(dòng)的激光頭及其所傳輸?shù)募す馐?，所述工作臺(tái)系統(tǒng)包括沿Y方向移動(dòng)的工作臺(tái)、位于工作臺(tái)上的可使工件繞軸旋轉(zhuǎn)的卡盤(pán)，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)用于控制工件 與激光束產(chǎn)生預(yù)設(shè)的相對(duì)移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)薄壁管激光彎曲成形方法的專(zhuān)用裝置，還設(shè)有噴水嘴對(duì)加熱區(qū)域噴水形成水幕對(duì)管 材進(jìn)行冷卻同時(shí)對(duì)等離子體的爆炸產(chǎn)生約束，從而導(dǎo)致更大的沖擊力。薄壁管激光彎曲成形方法的技術(shù)參數(shù)包括能量參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、工件參數(shù)。能量參數(shù)包 括激光能量、脈沖寬度、脈沖頻率、光斑直徑；運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括激光束與管材的相對(duì)速度(即 光斑在管壁上的移動(dòng)速度)、光斑在管壁上的移動(dòng)軌跡；工件參數(shù)包括管材壁厚、材料種類(lèi)、 管材直徑和長(zhǎng)度、能量吸收層類(lèi)型、能量吸收層厚度。其中激光能量、脈沖寬度、脈沖次數(shù) 由激光發(fā)生器控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)和控制；光斑直徑由激光頭及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)和控制；光斑 在管壁卜-移動(dòng)速度和移動(dòng)軌跡由激光頭、Y向工作臺(tái)、小卡盤(pán)調(diào)節(jié)和控制。另外的重要技術(shù)參 數(shù)是第一激光束在管壁上的照射時(shí)間，以及與第二激光束照射的時(shí)間間隔。第二激光束的照 射時(shí)間取決于設(shè)定的脈沖個(gè)數(shù)。將各種加工信息輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的處理，將信息進(jìn) 一步傳遞給激光發(fā)生器控制系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，從而按要求的工藝進(jìn)行加工。改變技術(shù)參 數(shù)，可以調(diào)整溫度梯度、沖擊壓力和塑性變形區(qū)的大小，配合有序的多點(diǎn)連續(xù)激光沖擊，便 可方便地獲得不同彎曲角度的薄壁管。通過(guò)這種方法，可以加工鋼、鋁、銅等金屬及合金材料，也可加工部份非金屬材料，特 別適合于現(xiàn)代生產(chǎn)中多品件小批量薄壁彎管的制造。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于(1) 屬于無(wú)模、無(wú)外力成形，通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)、精確控制熱作用區(qū)及區(qū)內(nèi)的溫度分布， 控制沖擊力以及沖擊區(qū)域，就能獲得合理變形，具有高的生產(chǎn)柔性。(2) 屬于溫?zé)釕B(tài)的累積成形，并具有高的變形速率(第二激光束照射時(shí)，應(yīng)變率可達(dá)〉10^—、 能夠成形常溫常態(tài)下的一些難變形材料。(3) 集成了激光噴丸強(qiáng)化與塑性成形的優(yōu)點(diǎn)，能夠改善零件的疲勞壽命。(4) 光斑直徑可以調(diào)整至毫米級(jí)甚至微米級(jí)，能夠進(jìn)行微小薄壁管的彎曲成形，并且能夠 獲得比傳統(tǒng)方法更小的彎曲半徑。(5) 對(duì)第一激光束的模式無(wú)特定要求，可實(shí)現(xiàn)激光焊接、激光切割和激光成形等激光加工 工序的同工位復(fù)合化。


圖1是薄壁管的激光彎曲成形裝置示意圖。圖2是卡盤(pán)夾持工件進(jìn)行激光彎曲的示意圖。 圖3是管材受到激光照射區(qū)域的局部軸截面圖。其中1.激光發(fā)生器控制系統(tǒng)；2a.用于加 熱的激光發(fā)生器2b.用于脈沖沖擊的激光發(fā)生器；3.X/Z向激光頭；4a.用于加熱的激光束； 4b.用于脈沖沖擊的激光束；5.管材；6.Y向工作臺(tái)；7.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；8.小卡盤(pán)；9.噴水 嘴；10.計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提出的技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和工作情況。圖1為本發(fā)明進(jìn)行薄壁管激光彎曲成形裝置示意圖。激光發(fā)生器系統(tǒng)包括依次相連的激 光發(fā)生器控制系統(tǒng)l、激光發(fā)生器2a和2b;激光頭系統(tǒng)包括可在X及Z向移動(dòng)的激光頭3、 激光頭導(dǎo)出的激光束4a和4b;工作臺(tái)系統(tǒng)包括沿Y方向移動(dòng)的工作臺(tái)6、位于工作臺(tái)6上用 于夾持管材5，并帶動(dòng)管材5旋轉(zhuǎn)的小卡盤(pán)8;控制管材5與激光束4a及4b相對(duì)移動(dòng)的是運(yùn) 動(dòng)控制系統(tǒng)7。薄壁管激光彎曲成形方法是，將激光發(fā)生器2a發(fā)出的激光，經(jīng)過(guò)激光頭3中鏡片的反射和聚焦導(dǎo)出激光束4a，激光束4a照射在管材上(如圖2)，使受熱區(qū)域產(chǎn)生熱膨脹并使材料 軟化，導(dǎo)致壓應(yīng)力，產(chǎn)生壓縮塑性變形，使管壁局部增厚(如圖3所示)，同時(shí)使管材5產(chǎn)生 背向激光束的微量彎曲變形。激光束4a停止照射后，材料冷卻并產(chǎn)生體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力， 使管材5又產(chǎn)生面向激光束的彎曲變形。由于熱膨脹時(shí)產(chǎn)生的壓縮塑性變形在冷卻時(shí)并不能 完全恢復(fù)，因此，面向激光束的彎曲變形量通常比背向激光束的大，所以管材5最后殘存面 向激光束的彎曲變形，并且總是伴隨著管壁局部增厚現(xiàn)象(如圖3)。由于管壁不可能無(wú)限制 地增厚，所以單純由熱應(yīng)力引起的彎曲變形量不會(huì)太大。為此，再用激光發(fā)生器2b發(fā)出的激 光，經(jīng)過(guò)激光頭3中鏡片的反射和聚焦導(dǎo)出激光束4b，按照激光束4a的照射區(qū)域進(jìn)行照射。 激光束4b是一束脈沖激光，其能量密度大于管材5的點(diǎn)火閾值強(qiáng)度，并在管材5表面形成等 離子體云，等離子體云進(jìn) -步吸收激光能量而爆炸，產(chǎn)生面向管材5的沖擊力，該沖擊力是 沿管壁法線方向的，它作用在第一次彎曲變形時(shí)管壁增厚的區(qū)域，使管材5進(jìn)一步產(chǎn)生面向 激光束的彎曲變形。由于等離子體云對(duì)激光有屏蔽作用，所以第二激光朿(即4b)對(duì)管材的 作用本質(zhì)是力效應(yīng)而不是熱效應(yīng)。激光束的能量大小、激光模式、脈沖寬度、脈沖個(gè)數(shù)，由激光發(fā)生器控制系統(tǒng)1調(diào)節(jié)和 控制。激光束的光斑直徑通過(guò)激光頭3的Z向移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)7進(jìn)行控制。 根據(jù)工藝要求的不同，由計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)7調(diào)整激光束與管材5的相對(duì)位置、相對(duì) 移動(dòng)速度和光斑大小，通過(guò)激光器控制系統(tǒng)1調(diào)整激光發(fā)生器的輸出參數(shù)。由于激光頭3及 其所導(dǎo)出的激光束4a和4b沿X方向(管的軸向)移動(dòng)，同時(shí)管材在小卡盤(pán)8的作用下產(chǎn)生 轉(zhuǎn)動(dòng)，各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)通過(guò)插補(bǔ)使管材與激光束按預(yù)定速度和預(yù)定軌跡進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，從而 使激光束掃描管材的一個(gè)區(qū)域。由于激光束4a及4b與管材5的相對(duì)位置不斷變化，所以激 光加熱和激光沖擊都是在一個(gè)區(qū)域中進(jìn)行的，同時(shí)，激光束4a與4b交替照射，從而得到合 乎要求的彎曲半徑和彎曲角度。為了適應(yīng)不同截面形狀的管材的激光彎曲成形，成形裝置中包含沿Y方向移動(dòng)的工作臺(tái)。 另外，為了測(cè)量并控制管材的彎曲角度，可以在Y向工作臺(tái)上安裝位移傳感器，用于測(cè)量管 材端部的位移量，并轉(zhuǎn)化為管材的彎曲角。為了增加管材對(duì)激光能量的吸收率，優(yōu)選的技術(shù)方案是在管壁外表面覆蓋能量吸收層。 能量吸收層可以是黑漆、柔性貼膜、也可以是金屬涂層或金屬鍍膜。管壁覆蓋能量吸收層后， 當(dāng)激光束4a照射時(shí)，可以顯著增加管壁的厚向溫度梯度，從而增加彎曲變形量。當(dāng)激光束4b 照射時(shí)，覆蓋有能量吸收層的管壁更易于電離氣化并形成等離子體，從而形成更強(qiáng)的沖擊力， 使管材產(chǎn)生更大的彎曲變形。能量吸收層的組成和厚度取決于激光的種類(lèi)、管材的厚度、使 工件變形的能量和壓力、預(yù)計(jì)變形的尺寸。例如在銅板上，能量吸收層可選黑色有機(jī)漆或石 墨。能量吸收層的成分和厚度影響其氣化形成的等離子體的能量和壓力，例如，20微米厚的 銅板變形需要20-40微米厚的石墨吸收層，但用金屬涂層或金屬鍍膜作吸收層時(shí)，吸收層的厚 度只需要15微米。為了使管材5在激光束4a照射后能夠快速冷卻，可以通過(guò)噴水嘴9對(duì)加熱區(qū)域噴上水幕 進(jìn)行冷卻。水幕的另一個(gè)重要作用是，在激光束4b掃描時(shí)對(duì)等離子體的爆炸產(chǎn)生約束，顯著 增加等離子體對(duì)管壁的沖擊。實(shí)驗(yàn)研究表明，同一束脈沖激光所產(chǎn)生的沖擊力，在沒(méi)有約束 層時(shí)為lGPa,當(dāng)采用水幕作約束層時(shí)，其沖擊力可達(dá)4GPa。本發(fā)明進(jìn)行薄壁管激光彎曲成形的操作步驟是(l)開(kāi)始；(2)夾持管材；(3)管材表面覆蓋能 量吸收層(可選)；(4)第一激光束開(kāi)始照射；(5)噴水幕(可選)；(6)第二激光束丌始照射； (7)判斷是否達(dá)到彎曲要求；(8)沒(méi)達(dá)到彎曲要求則轉(zhuǎn)步驟(3)，否則轉(zhuǎn)步驟(9); (9)移 去管材；(10)清理。
權(quán)利要求
1、薄壁管的激光彎曲成形方法，其特征在于，步驟如下(1)將連續(xù)激光或脈沖激光作為第一激光束照射在薄壁管的設(shè)定區(qū)，使該區(qū)管材受熱產(chǎn)生熱膨脹并使材料軟化，導(dǎo)致壓應(yīng)力，產(chǎn)生壓縮塑性變形，使管壁局部增厚，同時(shí)使管材產(chǎn)生背向激光束的微量彎曲變形，停止照射，材料冷卻并產(chǎn)生體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，使管材又產(chǎn)生面向激光束的彎曲變形；(2)將功率密度大于薄壁管材料的閾值強(qiáng)度的脈沖激光作為第二激光束照射在第一激光束照射過(guò)的薄壁管的同一區(qū)域，在管材表面形成等離子體云，等離子體云進(jìn)一步吸收激光能量而爆炸，產(chǎn)生面向管材的沖擊力，該沖擊力是沿管壁法線方向的，它作用在步驟(1)彎曲變形時(shí)管壁增厚的區(qū)域，使管材進(jìn)一步產(chǎn)生面向激光束的彎曲變形；(3)第一激光束和第二激光束交替輪番照射薄壁管的同一區(qū)域，使激光加熱和激光沖擊都是在一個(gè)區(qū)域中進(jìn)行的，直至得到要求的彎曲半徑和彎曲角度。
2、 如權(quán)利要求1所述的薄壁管的激光彎曲成形方法，其特征在于，在薄壁管外表面 上涂20-50//m能量吸收層，能量吸收層是石墨涂層、黑漆、柔性貼膜、金屬涂層或金屬鍍 膜。
3、 如權(quán)利要求1所述的薄壁管的激光彎曲成形方法，其特征在于，所述的第二激光 束是功率大于1GW，脈寬為1 50納秒的脈沖激光，并優(yōu)選C02激光等長(zhǎng)波長(zhǎng)脈沖激光。
4、 如權(quán)利要求1所述的薄壁管的激光彎曲成形方法，其特征在于，所述薄壁管壁厚 小于0. 5腦。
5、 如權(quán)利要求1所述的薄壁管的激光彎曲成形方法，其特征在于，所述的薄壁管管 材是金屬材料、合金材料。
6、 實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-5所述的薄壁波紋管的脈沖激光成形方法的專(zhuān)用裝置，其特征在于， 該裝置由激光發(fā)生器系統(tǒng)、激光頭系統(tǒng)、工作臺(tái)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。
7、 如權(quán)利要求6所述實(shí)現(xiàn)薄壁波紋管脈沖激光成形方法的專(zhuān)用裝置，其特征在于， 所述激光發(fā)生器系統(tǒng)包括激光發(fā)生器控制系統(tǒng)(O和兩個(gè)激光發(fā)生器(2a,2b)，所述激光 頭系統(tǒng)包括沿X和Z方向移動(dòng)的激光頭(3)及其所傳輸?shù)牡谝患す馐?4a)、第二激光束(4b)，所述工作臺(tái)系統(tǒng)包括沿Y方向移動(dòng)的工作臺(tái)(6)、位于工作臺(tái)(6)上的可使工件 繞軸旋轉(zhuǎn)的卡盤(pán)(8)，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(7)用于控制工件(5)與第一激光束(4a)、 第二激光束(4b)產(chǎn)生預(yù)設(shè)的相對(duì)移動(dòng)。
8、 如權(quán)利要求6所述實(shí)現(xiàn)薄壁管激光彎曲成形方法的專(zhuān)用裝置，其特征在于，還設(shè) 有噴水嘴(9)，在第一激光束照射后對(duì)加熱區(qū)域噴水形成水幕對(duì)管材進(jìn)行冷卻，同時(shí)對(duì)等 離子體的爆炸產(chǎn)生約束。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種薄壁管的激光彎曲成形方法及實(shí)現(xiàn)該方法的專(zhuān)用裝置。該方法是將兩束激光作用于薄壁管上，其中第一激光束用于薄壁管的加熱，使薄壁管軟化，并在管壁厚度方向產(chǎn)生熱應(yīng)力，使管產(chǎn)生彎曲變形；另一激光束在管材表面形成等離子體，并通過(guò)等離子體爆炸產(chǎn)生的沖擊作用，將薄壁管進(jìn)一步彎曲，并獲得細(xì)化的晶粒組織。實(shí)現(xiàn)薄壁管激光彎曲成形方法的專(zhuān)用裝置，由激光發(fā)生器系統(tǒng)、激光頭系統(tǒng)、工作臺(tái)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。通過(guò)這種方法，可以加工鋼、鋁、銅、鈦等金屬及合金管材，是一種高柔性的無(wú)模成形技術(shù)。
文檔編號(hào)B23K26/18GK101332536SQ20081013871
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者晶 劉, 韌 劉, 劉曉軍, 忠 季, 楊丹丹, 林樂(lè)嘉, 巍 王 申請(qǐng)人:山東大學(xué)