研究目的
研究用于不锈钢板材三维形状无模快速弯曲的双光栅激光扫描策略,以实现单次激光照射下的大幅变形。
研究成果
双光栅扫描策略被证明能有效通过单次激光照射实现不锈钢板材的大变形。道次间的重叠率显著影响变形幅度与对称性。该研究为优化激光成形工艺以实现快速原型制作和零件调整提供了见解。
研究不足
本研究仅限于AISI 316不锈钢板材及特定尺寸。未深入探究重复扫描对微观结构变化和残余应力的影响。该工艺对其他材料及更大尺寸的适用性有待进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用双光栅扫描策略进行三维激光成形,分析重叠率对变形的影响。通过理论模型和有限元模拟来理解热力学行为。
2:样本选择与数据来源:
使用尺寸为18×22×0.5毫米的扁平矩形AISI 316不锈钢样本。实验前对样本进行清洁并涂覆石墨层。
3:5毫米的扁平矩形AISI 316不锈钢样本。实验前对样本进行清洁并涂覆石墨层。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:采用最大功率200瓦的镱光纤激光器(IPG YLR-200,德国IPG光电公司)。通过改变激光系统内基座垂直位置实现不同光束直径。
4:实验流程与操作步骤:
实验时将样本固定在圆柱形钢柱上。激光成形过程通过依次扫描样本两侧的对称线条实现弯曲,通过改变道次间重叠率研究其对变形的影响。
5:数据分析方法:
使用商用软件Camera MeasureTM测量三维成形样本的曲率半径。采用ABAQUS?有限元模拟分析温度与应变分布。
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Ytterbium fiber laser
YLR-200
IPG Photonics
Used as the laser source for the laser forming process.
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Thermocouple
OKE-130CD
Used to measure temperature during the laser forming process.
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Camera MeasureTM
Used to measure the radius of curvature of 3D formed samples.
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ABAQUSTM
Used for finite element simulations to analyze temperature and strain distributions.
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