1 北京星航机电装备有限公司, 北京 100074
2 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
针对TA15钛合金材料, 建立激光弯曲成形的三维热力耦合有限元仿真模型, 得到不同加工参数下的材料温度场及变形场。通过搭建弯曲试验和测试系统, 获得了部分加工参数下钛合金板的温度场和变形数据, 并与仿真数据进行对比, 验证了数值模型的有效性。基于板材厚度方向温度和塑性应变的分布, 明确了在激光弯曲成形中的主导机制。研究了激光弯曲成形中的翘曲变形现象, 提出可用于抑制翘曲变形的来回扫描加工方法。
激光弯曲成形 有限元分析 翘曲变形 翘曲抑制 laser forming finite element model edge effect scanning strategy
1 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
2 机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240
激光热成形作为船体外板曲面成形的新工艺, 具有良好的加工柔性, 且能够实现对加工参数的精确控制, 是实现曲面成形工艺的最佳选择。传统的热弹塑性有限元方法对大尺度板材计算需要大量的时间, 本文通过热弹塑性有限元法, 获取加工塑性应变分布, 确定固有应变等效方法, 提出小尺度-大尺度板固有应变映射法。基于激光加工实验平台, 进行激光热成形实验, 结合变形测量, 该方法与实验结果间的平均相对误差为5.27%, 验证了该方法的有效性; 相比热弹塑性有限元仿真, 该方法节约了147倍的计算时间。
激光热成形 大尺度板材 变形预测 固有应变法 laserforming hull surface deformation prediction inherent strain method
1 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
2 上海理工大学机械工程学院, 上海 200093
3 机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240
对表面已进行喷砂处理的增材制造TC4钛合金在氩气环境下进行激光抛光实验,通过极化曲线测试研究了抛光前、后钛合金的耐蚀性,并结合表面粗糙度、晶粒尺寸、表面残余应力以及显微组织分析了激光抛光对TC4钛合金耐蚀性的影响。研究结果表明:抛光钛合金的自腐蚀电位与自腐蚀电流密度均大于未抛光钛合金,说明抛光钛合金相比于原始钛合金的被腐蚀倾向更小,但其一旦受到腐蚀,腐蚀速率会略大于原始钛合金。自腐蚀电位的升高源于钛合金表面粗糙度的降低,自腐蚀电流密度的增大则是因为表面晶粒的细化以及残余拉应力的存在。
激光技术 增材制造 TC4钛合金 激光抛光 电化学腐蚀
1 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 200240
2 机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240
扭曲面作为一种典型三维曲面件, 有着广泛的应用, 但由于形状复杂, 成形困难。激光热成形利用热累积成形, 加工中不直接接触板件, 具有很好的加工柔性, 是三维曲面件成形的重要工艺途径。阐述了扭曲面激光热成形工艺内容, 通过曲面展开算法, 获取展开曲面形状; 利用特征应变, 形成激光加热路径在展开曲面上的分布; 结合工艺数据库, 完成各激光加热路径上的加工参数确定。基于激光加工实验平台, 对扭曲面进行了实验加工, 结合形貌测量, 扭曲面的形状均方误差为421.2 μm, 验证了提出的曲面展开、加工路径和工艺参数规划方法的有效性, 为复杂曲面成形提供了技术方法。
激光热成形 扭曲面 曲面展开 工艺规划 laser forming twisted surface surface development process planning
