圓振蕩激光束提高激光彎曲成形效率

沈宗寶， 韓曜陽， 孟康楠， 李品

（江蘇大學 機械工程學院，江蘇 鎮江 212013）

1 引 言

激光彎曲成形屬于局部熱成形的一種，利用高能激光束照射工件表面，在工件局部形成不均勻熱應變來實現工件彎曲成形。激光彎曲成形具有無模具、周期短、柔性大、無接觸等優點，能滿足小批量、多品種和結構復雜的加工需求，在航空航天、船舶、汽車等領域具有廣泛的應用前景。然而激光彎曲成形是一個熱力耦合瞬態彈塑性變形的過程，同時存在加熱與冷卻兩個過程，熱影響區的溫度、應力應變在時空上變化劇烈，且涉及到傳熱學、材料力學等多學科理論，變形過程十分復雜。因此，深入研究激光彎曲成形機理對于指導實際生產操作具有重要意義。

目前主流的用于解釋激光彎曲成形過程的變形機理主要有三種，分別是溫度梯度機理（Temperature Gradient Mechanism，TGM）、屈曲機理（Buckling Mechanism，BM）與增厚機理（Upsetting Mechanism，UM）［1-10］，對應三種不同的工藝條件：（1）光斑直徑小、掃描速度快而板件較厚時，此時厚度方向溫度梯度很大，溫度梯度機理占主導地位；（2）光斑直徑大、掃描速度慢而板件較薄時，此時厚度方向溫度梯度小，屈曲機理占主導地位；（3）光斑直徑大、掃描速度慢而板件厚度較薄卻不足以發生屈曲時，此時厚度方向溫度梯度可以忽略，增厚機理占主導地位。除此之外，石永軍［11］還補充了耦合機理（CM），用以解釋當工藝條件處于溫度梯度機理與增厚機理之間時，板件同時出現兩種彎曲機理對應形變特征的現象。Mohammad Shahid Raza［12］也提出了“熔融基TGM”機理，用以解釋當厚度方向溫度梯度很大且加熱區表面發生部分融化時板件的形變過程。……