激光驅(qū)動復合飛片微彎曲成形研究.pdf

1、微型化產(chǎn)品已成為制造業(yè)的一種發(fā)展趨勢，對應的微加工技術(shù)顯得越來越重要。因在批量生產(chǎn)方面的優(yōu)勢，傳統(tǒng)的微塑性成形工藝得到了廣泛應用。但是，傳統(tǒng)的微塑性加工工藝相對復雜，且難以完成一些難成形、高硬度等材料的加工，限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。因此，探尋新的微成形加工工藝成為國內(nèi)外學者的研究熱點。
　　本文在國家自然基金項目“強脈沖激光驅(qū)動飛片加載金屬箔板微成形基礎研究”項目支持下，開展了激光驅(qū)動復合飛片微彎曲成形實驗研究。
　　首

2、先，論文闡述了激光驅(qū)動復合飛片微彎曲成形的基礎理論，主要包括激光與物質(zhì)作用的力效應模型、飛片結(jié)構(gòu)、激光驅(qū)動飛片過程的影響因素以及飛片與工件高速撞擊的沖擊動力學特性等幾方面內(nèi)容。
　　其次，對激光驅(qū)動復合飛片的制備及壓力測量進行了實驗研究。該復合飛片由吸收層、燒蝕層和沖擊層構(gòu)成。其中，采用磁控濺射工藝完成吸收層鈦膜和燒蝕層鋁膜的制備，并通過低粘度環(huán)氧樹脂將沖擊層粘貼于燒蝕層中心處形成多層飛片結(jié)構(gòu)。同時搭建了激光驅(qū)動飛片的壓力測量系統(tǒng)

3、，采用PVDF壓電傳感器對復合飛片和單飛片的沖擊壓力進行了測量，獲得了不同激光能量下的沖擊壓力數(shù)據(jù)，證實了該復合飛片能夠運用在激光驅(qū)動飛片技術(shù)中，并具有較高的沖擊成形壓力。
　　接著，對激光驅(qū)動復合飛片加載銅箔微彎曲成形進行了實驗研究，探討了激光驅(qū)動復合飛片的成形能力以及成形過程中對工件微彎曲成形性能的影響因素。利用Keyence VHX-1000超景深三維顯微鏡對基于微彎曲模具條件下的工件在不同激光能量下的成形深度和表面成形質(zhì)量

4、進行了測量。實驗結(jié)果表明激光驅(qū)動復合飛片具有更好的成形能力，采用復合飛片的成形工件具有更大的成形深度和成形區(qū)域，成形形貌更加均勻?qū)ΨQ，表面粗糙度較小，具有更好的成形質(zhì)量。同時，通過成形實驗探究了激光能量、工件厚度、吸收層、燒蝕層以及復合飛片沖擊層對工件成形性能的影響。在工件沒有發(fā)生成形失效前，工件的成形深度隨著能量的增加而增加;采用較小的工件厚度時，工件的成形深度較大;采用反射率較低的鈦膜吸收層時，工件的成形深度較大;燒蝕層不能太厚也不

5、能太薄，對工件的成形深度具有一定的影響;采用非金屬沖擊層聚氨酯橡膠時，工件的成形深度較大，成形質(zhì)量較好。
　　最后，采用ANSYS/LS-DYNA軟件對基于單槽U形模具的激光驅(qū)動復合飛片加載金屬箔板微彎曲成形過程進行了數(shù)值模擬。對激光驅(qū)動復合飛片微成形的實驗測量結(jié)果和模擬結(jié)果進行了對比研究，證實了激光驅(qū)動復合飛片微彎曲工藝的可行性。結(jié)合沖擊載荷作用機理和工件動態(tài)響應過程，對復合飛片沖擊層以及工件厚度對工件成形的影響進行了研究分析，