較高的過程速度引起較高的表面溫度以及被掃描表面的塑性拉伸在1.25%左右。在冷卻過程中隨著冷卻速度的加快,塑性拉伸輕微下降。過程速度較慢時,激光切割造成的表面拉伸為1.25%左右。在冷卻過程中它保留于板材內,激光切割機因為冷卻較慢所以壓應力流比拉伸增加的快。這就引出了在兩種情況下彎曲角相同的結論,這是由于耦合的能量幾乎相同。然而由于快速加熱時一些塑性壓縮的抵消,較快加熱速度時獲得的彎曲角要比速度慢時的彎曲角大。一些彎曲也得到了恢復。對激光切割機這種現(xiàn)象的解釋是板材底部的塑性拉伸不是由于激光掃描造成的。快速加熱幾乎*避免了塑性壓縮,而慢速加熱時,發(fā)生了0.75%的塑性壓縮。由于拉伸對彎曲角的影響是非常重大的,慢速時的彎曲角顯著大于快速時的彎曲角。這里給出的只是有限元計算幫助理解成形復雜過程的應用實例。
激光切割機彎曲代替機械彎曲成形金屬板材是非常有意義的研究領域。首先激光熱成形過程具有良好的重現(xiàn)性,使這一技術用于產(chǎn)品生產(chǎn)成為可能。其次激光熱成形具有高度的準確性,不僅可以通過激光熱成形獲得較大的彎曲半徑,而且可加工的板厚超過25mm.
激光切割機熱成形在三個應用領域的優(yōu)勢是顯著的,它們是:復雜金屬板材和型材的快速原型制造、復雜金屬板材和型材的自動校正以及微觀標刻。其中微觀標刻具有zui大的應用領域和開發(fā)新產(chǎn)品的可能性,目前上的研究已經(jīng)證明了這一點。
在車身零件的生產(chǎn)過程中,金屬零件焊接時由于激光雕刻切割機熱量的引入和內部應力引起的變形導致了生產(chǎn)過程的延遲。這些變形的零件需要手工校正。為了證明激光雕刻切割機轟校正車身零件的可能性,一個復雜的在線零件車身A柱用于研究,
A柱由兩個半殼狀的金屬板件組成,通過MIG激光切割機焊縫和點焊連接而成。兩個半殼之間有一個輔助支撐管作為支撐元件,它是一個翻滾保護棒。結構件自由末端的二維偏差的大小是通過與以前生產(chǎn)的母柱相對比得到的。單個元件由于變形引起的偏差在大小和方向上是不同的。統(tǒng)計20個零件,它們與定義位置偏差的數(shù)量為1~4mm.
為了減少變形、楔形和塑性區(qū),激光輻照方法被引入。校正的區(qū)域和數(shù)量決定于形狀的差異。校正的結果可以在線監(jiān)測,一般通過傳感器測量零件末端的變形:10~~40次的激光輻照次數(shù)依賴于變形的大小。校正的時間包括1~~3次激光輻射和測量的循環(huán),一般需要1~6min.變形的偏差可以自動調整到±o2mm.
元器件尤其是電子元件在不斷地向小型化發(fā)展。元器件向小型化發(fā)展可以通過特殊的技術,如電子芯片產(chǎn)品中激光雕刻機的光刻技術來實現(xiàn)。在這些領域中出現(xiàn)的問題可以通過提高這些技術來實現(xiàn)。另外,聲像設備中的硬盤讀寫頭和電子相機芯片的透鏡的加工也需要激光雕刻機的成形技術。這些器件的小型化同時也要求裝夾設備的高準確性。這些高準確性往往不能實現(xiàn)或者非常昂貴。這是激光成形進入產(chǎn)品生產(chǎn)的關鍵。