激光热应力成形弯折区形貌演变规律研究

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作者 范伟鑫 姚喆赫 +3 位作者 潘成颢 洪锦源 刘云峰 姚建华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期175-186,197,共13页

目的针对激光热应力成形弯折区增厚现象,揭示激光热输入、弯曲角度和成形机制对弯曲过程的影响,以及弯折区域形貌的演变规律,为提高激光热应力成形弯折区域的形貌可控性提供参考。方法采用高速相机拍摄成形过程中热输入和弯曲角度对弯... 目的针对激光热应力成形弯折区增厚现象,揭示激光热输入、弯曲角度和成形机制对弯曲过程的影响,以及弯折区域形貌的演变规律,为提高激光热应力成形弯折区域的形貌可控性提供参考。方法采用高速相机拍摄成形过程中热输入和弯曲角度对弯折区的宏/微观形貌的作用效果,并采用共聚焦显微镜观察试样的宏观形貌,采用光学显微镜分析微观组织,通过维氏显微硬度计测量弯折区附近材料的硬度分布情况,同时结合温度场数值模拟和表面张力理论分析,揭示弯折区形貌的影响因素及形成机制。结果在低比能作用下,弯折区的熔融材料在激光扫描结束后快速凝固,并在扫描次数逐渐增加的过程中其表面逐渐隆起,并形成凸起状形貌,表面粗糙度随着扫描次数的增加呈现上升趋势,由5.5μm增至37.6μm。在高比能作用下,熔融材料的流动性得到提升,并在表面张力的作用下充分铺展,宏观形貌由凸变平,最后呈现凹形形貌,表面粗糙度随着扫描次数的增加呈现相反的变化趋势,由31.7μm减至5.8μm。此外,在塑性成形过程中,熔池流动仍受到成形角两侧壁面的限制。硬度测试结果表明,激光热应力成形弯折熔凝区域的硬度略高于基体的硬度,热影响区的硬度比基体的硬度降低了40%。结论激光热输入、弯曲角度和成形机制会影响弯折区材料表面的挤压、熔化、流动、凝固过程,以及材料内部的温度梯度和界面表面张力,在这些因素的影响下弯折区域的轮廓形貌、成形粗糙度、显微组织和硬度分布发生了变化。 展开更多

关键词 激光热应力成形 弯折区 比能 表面张力 形貌 硬度分布

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CO_2连续激光弯曲硼硅酸盐玻璃薄片的实验研究 被引量：4

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作者 吴东江 牛方勇 +3 位作者 刘双 马广义 祝勇 王续跃 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1416-1422,共7页

利用CO2连续激光对硼硅酸盐玻璃薄片进行了弯曲实验,确定了用CO2连续激光弯曲厚度150μm的玻璃所需功率密度阈值。研究了激光功率、扫描速度、扫描次数及样品宽度对弯曲效果的影响,并简要分析了弯曲现象产生的原因。给出了弯曲加工时激... 利用CO2连续激光对硼硅酸盐玻璃薄片进行了弯曲实验,确定了用CO2连续激光弯曲厚度150μm的玻璃所需功率密度阈值。研究了激光功率、扫描速度、扫描次数及样品宽度对弯曲效果的影响,并简要分析了弯曲现象产生的原因。给出了弯曲加工时激光功率和扫描速度的范围,获得多组可以成功弯曲玻璃样品的工艺参数。实验结果表明,采用CO2连续激光可以对硼硅酸盐玻璃薄片进行弯曲加工,弯曲角度可达24°以上。 展开更多

关键词 激光弯曲 硼硅酸盐玻璃 热应力 弯曲角

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板料激光弯曲的屈曲机理的研究 被引量：13

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作者 管延锦 孙胜 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期11-14,共4页

介绍了激光弯曲的三种成形机理 :温度梯度机理、增厚机理、屈曲机理。由于不进行预弯曲板料经激光束扫描后 ,仍可产生背向激光束的弯曲变形 ,针对这一现象 ,用有限元方法分析了其成形过程中温度场、应变场的变化 ,提出其成形机理仍属于... 介绍了激光弯曲的三种成形机理 :温度梯度机理、增厚机理、屈曲机理。由于不进行预弯曲板料经激光束扫描后 ,仍可产生背向激光束的弯曲变形 ,针对这一现象 ,用有限元方法分析了其成形过程中温度场、应变场的变化 ,提出其成形机理仍属于屈曲机理 ,并作出了相应解释。通过实验与计算的方法 ,研究了反向弯曲角度与光束扫描速度的关系。 展开更多

关键词 激光弯曲 板料 屈曲机理 金属板材 柔性成形 金属材料

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激光诱发热应力成形的研究 被引量：3

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作者 刘顺洪 周龙早 万鹏腾 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期258-262,共5页

研究了低碳钢板料的激光诱发热应力成形行为。结果表明 ,对于多道扫描激光成形工艺 ,诱发热应力成形角度受到许多工艺参数的影响 ,线能量是激光诱发热应力成形的主要影响因素。其中 ,激光功率、光束直径、扫描速度、扫描次数、板料厚度... 研究了低碳钢板料的激光诱发热应力成形行为。结果表明 ,对于多道扫描激光成形工艺 ,诱发热应力成形角度受到许多工艺参数的影响 ,线能量是激光诱发热应力成形的主要影响因素。其中 ,激光功率、光束直径、扫描速度、扫描次数、板料厚度等参数的效应尤其显著。通过对试验结果的定性分析 ,所得的结论可以为激光诱发热应力成形技术的进一步理论研究和可能的工业应用提供依据。 展开更多

关键词 激光成形 热应力成表 低碳钢板

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激光诱发板材热应力成形技术及其研究现状 被引量：2

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作者 周益军 张永康 +1 位作者 周建忠 史建国 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期425-428,共4页

概述了板材激光热应力成形技术的发展现状,分析了板材激光热应力成形的主要影响因素,综述了激光束参数、材料的性能及工件几何尺寸对激光热应力弯曲成形的影响,概括了激光热应力成形工艺的一些规律。为了能使板材激光热应力成形技术应... 概述了板材激光热应力成形技术的发展现状,分析了板材激光热应力成形的主要影响因素,综述了激光束参数、材料的性能及工件几何尺寸对激光热应力弯曲成形的影响,概括了激光热应力成形工艺的一些规律。为了能使板材激光热应力成形技术应用于生产,在总结前人研究成果的基础上,指出了板材激光热应力成形工艺存在的关键问题,并提出了目前板材热应力成形技术应用于生产所需要研究的内容。 展开更多

关键词 激光技术 激光成形 热应力 板材弯曲

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激光热应力板料成形角变形分析 被引量：2

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作者 石永军 姚振强 沈洪 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B11期99-103,共5页

为了精确预测板料直线扫描时的角变形,本文采用简化约束模型分析了板料的变形历史和应变产生机制,在加热区域内将激光热应力变形过程分为3种不同的情况:(1)板料上下表面仅产生弹性变形;(2)板料上表面产生弹性变形和塑性变形,下表面仅产... 为了精确预测板料直线扫描时的角变形,本文采用简化约束模型分析了板料的变形历史和应变产生机制,在加热区域内将激光热应力变形过程分为3种不同的情况:(1)板料上下表面仅产生弹性变形;(2)板料上表面产生弹性变形和塑性变形,下表面仅产生弹性变形;(3)板料上下表面均产生弹性变形和塑性变形。通过对热变形第一种情况进行分析,提出了最小移动能量密度的概念,并推导出了板料产生热变形所需要的最小移动能量;针对热变形第二和第三种情况分别建立角变形解析模型,试验结果验证了该模型具有较高的精度。 展开更多

关键词 激光成形 角变形 热应力 金属板料

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不锈钢钢板热应力成形试验研究及其工艺参数评价 被引量：1

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作者 周益军 张永康 +2 位作者 周建忠 冯爱新 史建国 《现代制造工程》 CSCD 2005年第10期8-11,共4页

以不锈钢钢板为研究对象,通过改变激光光束能量、光斑直径、机床扫描速度、扫描次数以及扫描路径对不锈钢钢板进行弯曲试验,研究了厚度一定的不锈钢钢板弯曲成形时的工艺参数对弯曲角度的影响,并对热应力弯曲成形的工艺参数进行评估。

关键词 激光技术 热应力 弯曲 工艺参数

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激光热应力成形工艺参数综合作用试验及评估 被引量：1

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作者 张永康 周益军 +1 位作者 周建忠 史建国 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2006年第4期303-305,共3页

为了对激光热应力成形的工艺参数进行全面评估,通过改变激光束能量、光斑直径、扫描次数及扫描速度等参数,对0.6 mm厚的AISI304不锈钢冷轧板进行激光热应力成形的正交试验,旨在评价参数的耦合作用,根据正交试验的原理,可判别相互影响的... 为了对激光热应力成形的工艺参数进行全面评估,通过改变激光束能量、光斑直径、扫描次数及扫描速度等参数,对0.6 mm厚的AISI304不锈钢冷轧板进行激光热应力成形的正交试验,旨在评价参数的耦合作用,根据正交试验的原理,可判别相互影响的参数产生作用的主次关系.试验结果表明:在AISI304不锈钢冷轧板激光热应力成形时,正交试验的4个与能量有关工艺参数产生的作用是不同的,按对弯曲变形量影响的大小排序:扫描次数、扫描速度、光斑直径、激光束能量,其中扫描次数和扫描速度是两个重要的影响因素,它们对增加弯曲变形都有较大潜力. 展开更多

关键词 激光成形 热应力 工艺参数 综合作用 正交试验

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750kV钢管混凝土变电构架相贯节点SCF试验研究 被引量：1

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作者 杨俊芬 杨超 +2 位作者 苏明周 张广平 刘海峰 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期23-30,共8页

以国内首例750kV钢管混凝土变电构架工程为背景,对3个采用不同加强方式(即瓦形板、套管和腋板加强)和一个作为对比的无加强钢管混凝土Y型节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数(SCF)进行了试验研究.结果表明:相比无加强节点,本文采用的... 以国内首例750kV钢管混凝土变电构架工程为背景,对3个采用不同加强方式(即瓦形板、套管和腋板加强)和一个作为对比的无加强钢管混凝土Y型节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数(SCF)进行了试验研究.结果表明:相比无加强节点,本文采用的3种加强方式均能显著降低节点的SCF值;通过2种外推方法的对比表明,主管的SCF可以采用线性外推法,而支管SCF需采用二次外推法;增大主管轴压比将显著降低节点的SCF值,使SCF值分布更为均匀.将试验SCF结果与现有规范的计算公式对比表明,现有规范计算结果与支管的SCF试验结果吻合较好,而对主管的SCF明显均偏于保守. 展开更多

关键词 750kV钢管混凝土变电构架 试验研究 Y型相贯节点 应力集中系数 平面内弯矩

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激光破岩温度应力数学模型的建立与实验研究 被引量：11

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作者 柯珂 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第29期7532-7537,7542,共7页

激光破岩是一种全新的破岩方法。现有对激光破岩数学模型的研究大多为传热学方面。在激光与岩石的作用过程中,其岩石内部温度应力能够使岩石形成裂缝,加速岩石的破碎。在调研现代激光破岩技术研究的基础上,通过传热学的基本理论和前人... 激光破岩是一种全新的破岩方法。现有对激光破岩数学模型的研究大多为传热学方面。在激光与岩石的作用过程中,其岩石内部温度应力能够使岩石形成裂缝,加速岩石的破碎。在调研现代激光破岩技术研究的基础上,通过传热学的基本理论和前人已经建立的激光破岩数值传热模型,根据弹性力学基本理论,建立了激光破岩的温度应力模型,得出激光与岩石作用时岩石内部裂缝形成的初始区域。并通过激光破岩实验,实际观察了激光破岩的物理现象,针对不同类型的岩石进行了中低能量激光破岩实验,研究了激光对不同种类的岩石作用时的作用机理,提出激光破岩机理会根据岩石的种类的不同而不同,而并不是一成不变的,并对其进行了分类阐述。 展开更多

关键词 激光破岩 温度应力 数学模型 实验研究

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TA2板料激光热应力弯曲成形及其力学性能研究

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作者 周益军 张永康 +2 位作者 游文明 尹晨 张承阳 《中国工程科学》 2007年第10期40-44,共5页

用HVS-1000显微硬度测试仪、X-350A型X射线应力测定仪,以2.5 kW SM2000SM快轴流CO_2激光器对0.6 mm厚的TA2板料进行扫描,按照正交试验理论安排成形工艺参数,研究了TA2板料弯曲成形时主要工艺参数对弯曲角度的影响,以及试样表面残余应力... 用HVS-1000显微硬度测试仪、X-350A型X射线应力测定仪,以2.5 kW SM2000SM快轴流CO_2激光器对0.6 mm厚的TA2板料进行扫描,按照正交试验理论安排成形工艺参数,研究了TA2板料弯曲成形时主要工艺参数对弯曲角度的影响,以及试样表面残余应力的分布和试样断面上的显微硬度变化。结果表明:正交试验中的4个工艺参数的作用是不同的,按其变化对弯曲变形量影响的大小排序,依次是扫描次数、光斑直径、激光束功率、扫描速度;成形参数对试样表面的残余应力分布也存在一定的影响;试样变形区断面上的显微硬度变化呈现出一定的规律。 展开更多

关键词 激光技术 热应力 板料弯曲成形 残余应力 显微硬度

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中空环形激光熔覆层温度场与应力场的数值模拟研究 被引量：9

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作者 李广琪 朱刚贤 +2 位作者 赵亮 王丽芳 石世宏 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期319-328,共10页

目的研究基于"光束中空、光内送粉"工艺下中空环形激光熔覆层温度场分布规律、应力演化过程及沿熔覆层深度方向上的残余应力分布,为调控或降低光内送粉激光熔覆层残余应力提供参考。方法采用ANSYS软件APDL语言建立单道熔覆层... 目的研究基于"光束中空、光内送粉"工艺下中空环形激光熔覆层温度场分布规律、应力演化过程及沿熔覆层深度方向上的残余应力分布,为调控或降低光内送粉激光熔覆层残余应力提供参考。方法采用ANSYS软件APDL语言建立单道熔覆层物理模型,利用生死单元法模拟激光加载,从而得到温度场结果,在此基础上进行热力耦合,分析熔覆层内应力演化过程,在熔覆层深度方向上建立路径,得到沿路径方向上的残余应力分布结果,最后进行实验测定。结果当采用中空环形激光束加载时,光斑温度分布呈"马鞍形",熔覆层横切面上温度分布形状呈对称的"W"形,两侧温度高,中间温度低,熔覆层上表面扫描路径上的节点在扫描过程中都会经历两次温度峰值,且第二次温度峰值要高于第一次。热应力随着扫描过程进行而不断变化,由起初产生的熔覆层压应力逐渐转化为拉应力。沿扫描方向上的残余应力值最大,可达到273 MPa。熔覆层深度方向沿扫描方向上的残余应力值在上表面位置有最大值235 MPa,熔覆层与基材接合面处有最小值185MPa。最后结合实验测定,数值计算与实验结果一致。结论中空环形激光光斑"马鞍形"式的能量分布使得熔覆层温度分布更为均匀,可有效降低温度梯度。环形光斑后半环高温区域的重熔作用有利于能量的再分配,有利于减缓应力集中。熔覆层深度方向沿激光扫描方向上的残余应力分布,随着深度的增加而逐渐减小。 展开更多

关键词 中空环形激光 残余应力 数值模拟 温度场 应力演化 实验测定

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