鎂合金板激光彎曲成形試驗(yàn)與模擬.pdf

1、鎂合金以其重量輕、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、利于環(huán)保、可回收使用等特點(diǎn)，日益成為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的理想材料。尤其在汽車、航空和電子工業(yè)中，作為輕型結(jié)構(gòu)和功能材料，應(yīng)用不斷增加。但由于鎂合金的密排六方(HCP)結(jié)構(gòu)，室溫塑性差，難以通過冷態(tài)下的板料成形工藝生產(chǎn)。近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)，變形鎂合金在加熱條件下的塑性明顯改善，并且已有少數(shù)文獻(xiàn)對鎂合金熱態(tài)下的微觀行為進(jìn)行了研究，但有關(guān)變形鎂合金板材激光彎曲成形的研究卻很少。激光彎曲成形是一種利用熱應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)

2、板材成形的技術(shù)，激光彎曲成形不需模具和外力，且激光束能量集中具有良好的可控性，將激光成形技術(shù)用于鎂合金板材成形，可以充分發(fā)揮該技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢。 本文在國內(nèi)外激光彎曲成形的基礎(chǔ)上，對AZ31鎂合金板材進(jìn)行了激光彎曲成形的試驗(yàn)研究，得到了激光工藝參數(shù)、板材幾何尺寸、掃描路徑等對彎曲角度的影響。為了進(jìn)一步揭示板材彎曲成形的變形規(guī)律，采用三維熱彈塑性有限元對鎂合金板材進(jìn)行了數(shù)值模擬，揭示了激光彎曲過程中的溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場、位移場隨時(shí)間

3、的變化規(guī)律，更好的解釋了一些試驗(yàn)結(jié)果。主要完成了以下工作： (1)建立了板材激光彎曲成形的幾何模型，分析了在加熱和冷卻過程中上下表面的塑性變形情況及板材變形情況；通過上下表面的彈塑性變形及一維熱傳導(dǎo)方程得到彎曲角度的解析式，并和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。 (2)板材脈沖激光彎曲的試驗(yàn)研究。分析了不同的激光工藝參數(shù)(激光功率、掃描速度和光斑直徑)，板材幾何參數(shù)(板材寬度和厚度)對彎曲角度的影響。 (3)板材激光彎曲成形過

4、程的有限元模型的建立。建立了板材激光彎曲成形的溫度場和位移場的三維有限元模型，得到了板材脈沖激光彎曲的溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場、位移隨時(shí)間的變化規(guī)律，對板材激光彎曲過程進(jìn)行了分析。 (4)板材激光反向彎曲的研究?；谟邢拊治?，對兩種變形形式下的加熱區(qū)域進(jìn)行了全面的對比研究。為了實(shí)現(xiàn)板材的反向彎曲，對鎂合金板材進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，并得到了判斷鎂合金板材彎曲方向的經(jīng)驗(yàn)公式，為鎂合金激光彎曲加工參數(shù)的選取提供了理論基礎(chǔ)。 本文的工作