外文翻译-温度和工艺参数对激光锻压技术弯曲角度的影响

1 温度和工艺参数对激光锻压技术弯曲角度的影响 摘 要 激光锻压技术是通过激光束的辐射原理而使原板材料产生热能力，从而弯曲变形形成成品。因此被照射过的薄板的最终弯曲角度取决于被照射钢板的温度分布。本研究中，薄不锈钢板是由照射 用以光纤红外辐射高温计测量照射面和背面的温度。实验研究温度、厚度和激光束直径都对激光锻压的最后弯曲角度有影响。实验结果显示，测量的温度和弯曲角度有一定关系。不变的被照射表面温度，增加激光束直径，减少钢材厚度，能扩大弯曲角度。 关键词 ：激光锻压； 塑形； 红外高 温计。 1 引言 激光锻压是利用激光产生的热应力塑形的，此法具有高度灵活性，可制作小产品比如快速成型 1，而且可以满足大型产品组件比如船体 2，因而制作过程中不再需要昂贵的模具。另外，此法亦应用于调整和排列复杂机械内部的小零件 3 4，因为激光束能很容易的用光学元件和玻璃纤维在内部传送。 在激光锻造时，得到的形状和加工材料的弯曲角度取决于热应力。热应力由许多因素决定，比如，激光照射情况，热膨胀限制和因温度引起的材质属性改变。因此，很难控制材料变形。许多研究者已经试图引入能预测成形有效的理论模型 5 6。 这些调查结果表明，加工材料变形很大程度取决于照射区域的温度。因为小范围急速变化的温度很难被测量，所以温度还不能被精确的确定。因此，在一些研究中，温度被获得和最终变形形状是需要预测的理论模型，需要很大的运算量如弹塑性有限元方法。 目前的工作，是通过激光弯曲度的实验，更详细的调查影响材料变形的温度。对不锈钢板照射表面和反面的温度的测量均采用光纤两色高温计，钢板在不同激光辐照条件下弯曲，得出了这些条件和温度的关系和弯曲角度取决于温度的结果得到证实。 2 实验方法 实验中运用了 1显示了激光锻压中为了确定加工材料温度的实验设备，薄金属板的边缘厚度为 h，被 他角度没有照射。为了增强它对激光的吸收，材料表面使用氧化铝颗粒被珠粒喷机清理。材料被激光扫描的过程是以不变的进给率 V向 后，加工材料的温度被固定于稳定平台上的光纤两色高温计测量，一个光纤目标是激光光斑的照射表面，另一个目标是激光照射点的背面，纤维接受来自高温区的热辐射，传递到包含砷化铟和锑化铟设备的探测器，通过这两个装置输出的信号比来获得温度。 2 图 1 实验设备 表 1 实验条件 图 2显示高温计的校准曲线，这是通过以恒温电加热样本从实验中获得的。理论结果通过固体线吻合良好表明与以往实验结果一致。可以看出，当温度高于 150C 时，可被高温计测量。图 3显示高温计的频率是至关重要的，在实验中充分表现出它对 1007。但是使用 机械刀时为了验证图 1中在稳定的弯曲过程中，温度不会明显的波动，因为在低频时高温计获得力下降。 图 2 双色高温计的校准曲线 图 3 双色高温计的频率 工作组成 材料 寸 0 50 厚度 h 破颗粒 20 组成环境 激光功率 Q W 激光直径 D 给率 V mm/s ,10 测量环境 测量距离 t ， 8 3 3 实验结果 图 4显示激光功率 着激光功率 射面的温度 表面 光功率 度不同。 图 5显示 激光功率 照射面温度 激光功率 曲角度 和照射面温度直线增加。这是因为照射面高温会引起 更多的热应力。 图 6显示进给率 曲角度 的影响和照射面温度 进给率 弯曲角度和照射面温度降低。 图 7显示照射面温度和多种情况下弯曲度 激光功率 给率 现照射面温度增加会是弯曲角度增大。因此，弯曲度可以通过多种 情况下弯曲度 激光功率 给率 曲度的 激光功率和 进给率可以通过测量照射面温度来解释。 图 4 激光功率和测量所得温度的关系 图 5 激光功率对弯曲和温度的影响 图 6进给率对弯曲和温度的影响 4 图 7 不同的激光功率和进给率下照射面温度和弯曲度的关系 质厚度对弯曲角度的影响 图 8显示材质厚度对弯曲角度和照射面温度的影响。材质厚度 曲角度和照射面温度降低。尤其是弯曲角度急剧降低，因为照射面温度降低和硬度增加。 图 9显示不同厚度材质的照射面温度和弯曲角度的关系。在相同温度下，材质厚度变大，弯曲度变小，发现材质硬度的影响很大。因此，弯曲角度只有照射面温度才能被预测。 图 8 材质厚度对弯曲度和温度的影响 5 图 9 不同材质厚度下照射面温度和弯曲度的关系 光束直径对弯曲度的影响 图 10是在产生同样的 12 的角度情况下， 激光束 直径 的关系。激光束直径 形区域范围直线增加。 图 11显示照射面温度对激光束的弯曲度的影响。激光束直径 射面温度下降，因为能量密度下降，因此弯曲度也下降。 图 12显示照射面温度和多种激光束直径下弯曲度的关系。每种激光束直径的照射面温度增加，弯曲度直线增加。 图 13显示在不变的 800C ， 激光束直径对弯曲度的影响。可以看出在不变照射面温度下，激光束直径变大，弯曲度变大，因为激光束直径 形区域范围增加，如图 10。 图 10 激光直径 D 和变形区域的关系 6 图 11激光直 径对弯曲度和温度的影响 图 12不同激光直径下照射面温度和弯曲度关系 图 13恒温下激光直径对弯曲度的影响。 7 4 结论 本研究实验完成之后可得出以下结果： 1 激光功率增加，进给率降低时，弯曲度和照射面温度增加。弯曲度和照射面温度有关系。 2 激光功率增加和 进给率下降会使弯曲度和照射面温度增加，照射面温度和弯曲度有关。 3 材质厚度增加使弯曲度减小，因为照射面温度下降和硬度增加。 4 激光束直径增加使弯曲度减小，因为照射面温度增加。但是，同样的照射面温度，激光束直径增加使弯曲角度增加，因为变形面积增加 。 5 参考文献 1 F. 激光成形分析系统 , 995), 38. 2K. 激光加热设备 J. 舶制造 , 3, 4(1987), 246. 3K. . 使用激光成形理论的小型中转调节器 , 78(2002), 45. 4 B. A. . 激光调节器装配系统准确性 103(2000),