激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片微彎曲成形研究.pdf

1、微型化產(chǎn)品已成為制造業(yè)的一種發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)的微加工技術(shù)顯得越來(lái)越重要。因在批量生產(chǎn)方面的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的微塑性成形工藝得到了廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的微塑性加工工藝相對(duì)復(fù)雜，且難以完成一些難成形、高硬度等材料的加工，限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此，探尋新的微成形加工工藝成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。
　　本文在國(guó)家自然基金項(xiàng)目“強(qiáng)脈沖激光驅(qū)動(dòng)飛片加載金屬箔板微成形基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目支持下，開展了激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片微彎曲成形實(shí)驗(yàn)研究。
　　首

2、先，論文闡述了激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片微彎曲成形的基礎(chǔ)理論，主要包括激光與物質(zhì)作用的力效應(yīng)模型、飛片結(jié)構(gòu)、激光驅(qū)動(dòng)飛片過(guò)程的影響因素以及飛片與工件高速撞擊的沖擊動(dòng)力學(xué)特性等幾方面內(nèi)容。
　　其次，對(duì)激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片的制備及壓力測(cè)量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。該復(fù)合飛片由吸收層、燒蝕層和沖擊層構(gòu)成。其中，采用磁控濺射工藝完成吸收層鈦膜和燒蝕層鋁膜的制備，并通過(guò)低粘度環(huán)氧樹脂將沖擊層粘貼于燒蝕層中心處形成多層飛片結(jié)構(gòu)。同時(shí)搭建了激光驅(qū)動(dòng)飛片的壓力測(cè)量系統(tǒng)

3、，采用PVDF壓電傳感器對(duì)復(fù)合飛片和單飛片的沖擊壓力進(jìn)行了測(cè)量，獲得了不同激光能量下的沖擊壓力數(shù)據(jù)，證實(shí)了該復(fù)合飛片能夠運(yùn)用在激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)中，并具有較高的沖擊成形壓力。
　　接著，對(duì)激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片加載銅箔微彎曲成形進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，探討了激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片的成形能力以及成形過(guò)程中對(duì)工件微彎曲成形性能的影響因素。利用Keyence VHX-1000超景深三維顯微鏡對(duì)基于微彎曲模具條件下的工件在不同激光能量下的成形深度和表面成形質(zhì)量

4、進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片具有更好的成形能力，采用復(fù)合飛片的成形工件具有更大的成形深度和成形區(qū)域，成形形貌更加均勻?qū)ΨQ，表面粗糙度較小，具有更好的成形質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)成形實(shí)驗(yàn)探究了激光能量、工件厚度、吸收層、燒蝕層以及復(fù)合飛片沖擊層對(duì)工件成形性能的影響。在工件沒有發(fā)生成形失效前，工件的成形深度隨著能量的增加而增加;采用較小的工件厚度時(shí)，工件的成形深度較大;采用反射率較低的鈦膜吸收層時(shí)，工件的成形深度較大;燒蝕層不能太厚也不

5、能太薄，對(duì)工件的成形深度具有一定的影響;采用非金屬?zèng)_擊層聚氨酯橡膠時(shí)，工件的成形深度較大，成形質(zhì)量較好。
　　最后，采用ANSYS/LS-DYNA軟件對(duì)基于單槽U形模具的激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片加載金屬箔板微彎曲成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。對(duì)激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片微成形的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究，證實(shí)了激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合飛片微彎曲工藝的可行性。結(jié)合沖擊載荷作用機(jī)理和工件動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，對(duì)復(fù)合飛片沖擊層以及工件厚度對(duì)工件成形的影響進(jìn)行了研究分析，