一、前言 _tGR:E  
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    借助于模具來完成的傳統(tǒng)金屬塑性加工，不能完全適應(yīng)制造業(yè)多品種小批量的生產(chǎn)方式。板料激光成形是一種新興的塑性加工方法。這是一種無模具、無外力的非接觸式熱態(tài)積累成形技術(shù)，具有生產(chǎn)周期短，柔性大，精度高等特點。并且，借助紅外測溫儀及形狀測量儀, 可在數(shù)控激光加工機上實現(xiàn)全過程閉環(huán)控制, 從而保證工件質(zhì)量, 改善工作條件。板材激光彎曲作為一種新型無模具成形技術(shù)正日益受到板材成形加工界的密切關(guān)注，其基本原理是：利用高能激光束掃描金屬板材表面時形成的非均勻溫度場導(dǎo)致的熱應(yīng)力來實現(xiàn)塑性變形的工藝方法。當激光束相對于板料的運動軌跡為直線時，便得到v形彎曲件；當運動軌跡不重復(fù)或為非直線時，便得到符合彎曲的異形件。所以，激光成形常常被稱為激光彎曲成形或激光彎曲。激光成形技術(shù)不僅能夠完成平板的彎曲、卷曲、淺拉伸等工藝，還可進行曲板的反彎曲、校平或卷板的開卷，以及方管或圓管的彎曲、縮口、脹形等。盡管對該項技術(shù)的研究尚處于起步階段，關(guān)于其變形機理的解釋是初步的，對于其成形過程中的各種影響因素也還缺少理論分析和定量描述，但板材激光彎曲成形的獨特優(yōu)點已使人們感受到它所潛在的巨大效益，其工業(yè)應(yīng)用可以遍及航空、航天、微電子、船舶制造和汽車工業(yè)等多個領(lǐng)域。本文綜述了激光彎曲成形的研究現(xiàn)狀，并對其應(yīng)用范圍和發(fā)展前景做了展望。 4-YXXi}  
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二、板材激光彎曲成形的研究現(xiàn)狀 UpA{$@  
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2.1板材激光成形機理 w
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    根據(jù)激光加熱時板料厚度方向的溫度分布，激光成形有以下四種機理：①溫度梯度機理。當金屬板料的一側(cè)受到激光的照射時，當金屬板料的一側(cè)受到激光照射時，在照射區(qū)域的厚度方向會產(chǎn)生很大的溫度梯度。由于溫度的不同, 在靠近光源的區(qū)域金屬材料容易受熱產(chǎn)生膨脹變形, 使板料彎向反向區(qū)域, 但彎曲量會很小, 在背向光源的區(qū)域由于沒有受到激光的照射溫度變化不大, 而受熱膨脹區(qū)域會受到周圍區(qū)域的約束而產(chǎn)生壓應(yīng)變。在冷卻時, 熱量流向周圍的材料, 變形區(qū)的材料收縮, 它們會對壓縮區(qū)的材料產(chǎn)生拉應(yīng)力, 但是變形區(qū)的材料難以恢復(fù)原來的形狀, 從而使板料彎向靠近光源的方向。如圖1-a，此時所獲得的變形類似于板料的三點折彎成形。②屈曲機理。如果加熱區(qū)過大, 材料的熱傳導(dǎo)率高且厚度過小時, 在板料厚度方向上的溫度梯度就會很小, 由于周圍材料的約束會使加熱區(qū)板料產(chǎn)生壓應(yīng)力, 當壓應(yīng)力超過材料的屈服應(yīng)力時, 加熱區(qū)的材料產(chǎn)生局部失穩(wěn), 產(chǎn)生彎曲, 在進行冷卻時, 周圍材料對變形區(qū)的約束力減小, 從而使板料產(chǎn)生更大的彎曲變形。如圖1-b，此時所獲得的變形類似于薄板在板平面方向施加擠壓力時的變形。③增厚機理，加熱區(qū)的材料受熱膨脹后, 由于受到周圍材料的約束, 所以在厚度方向上材料就會產(chǎn)生較高的內(nèi)部壓應(yīng)力使材料堆積, 這樣就會使材料厚度方向增加而長度或?qū)挾葴p少, 在冷卻過程中, 加熱區(qū)的材料不能恢復(fù)從而產(chǎn)生增厚。通過選擇正確的加熱路徑, 可以實現(xiàn)零件的加工。如圖1-c，此時所產(chǎn)生的變形類似于厚板在平面方向施加擠壓力時的變形。④彈性膨脹機理，當激光僅照射一個局部區(qū)域時, 在板料加熱區(qū)導(dǎo)致的熱膨脹要比溫度梯度機理大, 同時熱膨脹表現(xiàn)在局部, 會使板料產(chǎn)生純的彈性變形，從而使板料產(chǎn)生小的彎曲。 但是這種彎曲是有限的, 因此, 我們可以通過對鄰近區(qū)域進行點或塊的照射方式來增大變形，如圖1-d。但是，這種機理不能通過在同一個位置反復(fù)加熱來進一步加大變形量，因為這樣會使上次獲得的彈性變形產(chǎn)生松馳，而通常采用對鄰近區(qū)域進行點或塊照射的方式來增大變形。 {]a
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2.2板材激光成形的影響因素 !`VO#_TJ  
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  板料的激光成形是一種非常復(fù)雜的熱力耦合過程，影響其成形的因素主要有： rLzYkZ  
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一是板料的幾何尺寸，尤其是板料的厚度影響非常顯著。一般認為，當板材很薄時，隨板厚的增加，板料對彎曲的阻力矩、板料上下表面的溫度梯度及與此相應(yīng)的彎曲力矩均有所增加。在一定范圍內(nèi)，彎曲力矩的增大占主導(dǎo)，隨板厚的增加彎曲角度增大。但是隨厚度的繼續(xù)增加，阻力矩的增大成為主要因素，彎曲角隨厚度的增加而減小。 ? }k~>. \  
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二是材料物理性質(zhì)。熱膨脹系數(shù)的增加有利于彎曲成形，而比熱的增加則會減少彎曲角度。就材料力學(xué)參數(shù)而言，屈服強度、彈性模量、硬化指數(shù)的增加都會增加彎曲成形的難度。 ]/d4o  
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三是激光參數(shù)，主要是激光束功率，光斑直徑，掃描速度和掃描次數(shù)。試驗研究表明，在材料承受的最高溫度范圍內(nèi)，增加激光束能量，板材彎曲角度增大，減小光斑直徑可以增大板料表面單位面積上的吸收能量，降低掃描速度則可以增加板料與激光束間的能量交換時間，從而達到增大板材彎曲變形的目的。另外，由于一次掃描形成的彎曲角度很小，往往將激光束沿同一軌跡反復(fù)掃描，板材彎曲角度隨掃描次數(shù)增加呈線性增加。 Qbc62