本发明专利技术公开了一种脉冲激光连续冲击温成形的方法及装置，涉及激光成形技术和温成形技术领域，特指一种在特定温度条件下实现脉冲激光连续冲击对板料进行温成形的方法和装置。成形时在约束层循环装置的驱动下形成连续稳定约束层，并用此约束层液体对板料进行辅助均热，约束层采用粘度适中的耐高温透光甲基硅油，其相关性能参数为：运动粘度10～1000mm2/s(25℃)，粘温系数0.56～0.62，倾点≤-50℃，闪点≥150℃~320℃，密度(25℃)0.93～0.98g/cm3，折光率(25℃)1.39～1.41。本发明专利技术能够方便实现脉冲激光连续冲击对板料进行温成形，辅助均热板料提升板料成形性能，且约束层连续稳定。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光成形技术和温成形
，特指一种在特定温度条件下实现脉冲激光连续冲击对板料进行温成形的方法和装置。特别适用于像镁合金、铝合金等室温难成形金属板料的激光冲击成形。
技术介绍
激光成形技术是一种集板料成形和强化于一体的先进成形技术，成形时具有压力高、时间短、应变率高等特点,特别适合于有抗疲劳及抗应力腐蚀要求的板料成形。温成形技术是相对于冷成形和热成形技术的又一先进成形技术，可以在较低温度范围内(相对于热成形温度范围)改善板料成形性能，特别适用于像镁合金、铝合金等室温下难成形金属板料的成形。将两种技术结合在一起可以实现新的技术突破，但同时也出现了新问题。室温激光冲击成形时所使用的约束层很难被继续用于脉冲激光冲击温成形中，脉冲激光连续冲击温成形更是难上加难，严重限制了激光技术和温成形技术的紧密结合。申请号为200610041568.3的专利，专利技术名称为:一种利用激光连续冲击强化的方法及装置，该专利技术将激光冲击强化技术工艺中必要的工作物质约束介质和涂层通过适当系统设计巧妙地集合在一起，使激光冲击强化技术可以实现连续冲击强化处理。但是该专利仅仅涉及室温激光冲击强化，而且强化的是平面或是近似平面的金属材料或零件，对于冲击后凹陷的板料不适用。申请号为201110448739的专利，专利技术名称为:一种带均热与恒压的激光冲击温成形方法与装置，该专利采用液体加热板料和保证成形过程中产生持续背压，改善激光冲击成形时板料的成形性能。但在该专利中未提及温成形条件下激光冲击成形对约束层的特殊要求。此外，在进行室温激光冲击时约束层一般用水、玻璃或者柔性贴膜，如美国专利US5744781 “激光冲击处理的方法和装置”就是采用水为约束层，专利号为02138338.3 “一种用于激光冲击处理的柔性贴膜”的专利提出柔性贴膜作为约束层，专利号为200410065544.2 “以冰为约束层的激光冲击处理方法及其装置”的专利中提出冰作为约束层，但是这些约束层普遍不能充当温成形条件下的约束层，给脉冲激光冲击温成形带来了困难，严重限制了温成形激光冲击的连续性。
技术实现思路
本专利技术专利的目的是为了克服在温成形特定温度条件下，水和冰几乎不能充当约束层，有机玻璃、K9玻璃等固体玻璃很难承受相应的温度，而且相对于室温激光冲击成形更容易发生破碎，柔性贴膜也很难承受相应的温度，并且在高温下容易从板料表面脱落，以及板料加热不均匀等问题。通过采用粘度适中的耐高温透光液体作为约束层并且用此约束层液体对板料进行辅助均热提供一种脉冲激光连续冲击温成形的方法和装置。本专利技术专利的装置描述如下:该装置由约束层循环装置、温成形冲击装置两部分组成。约束层循环装置是由约束层、喷嘴、吸油泵、滤油器、储液腔、端盖、透光玻璃、计算机控制系统、加热器、温度传感器、加热控制电路等共同组成。装置右端为端盖，用来防止冲击成形时的高温液滴飞溅，保护人员安全和减少环境污染；端盖中心设有透光玻璃，可以让激光顺利通过进行激光冲击成形；端盖下部设有储液腔，用来储存从板料表面流淌下来的约束层液体并为后续激光冲击提供约束层液体；储液腔中设有加热器，加热器和温度传感器外接加热控制电路，用来对储液腔中的约束层液体进行加热；端盖内部设有吸油泵和滤油器，吸油泵由计算机控制系统控制向喷嘴泵送液体，在喷嘴口提供特定流速的约束层液体，滤油器过滤储液腔中由于激光冲击而带来的细微杂质；端盖中还设有喷嘴，用来向板料表面提供约束层，喷嘴由计算机控制系统控制，可以在一定角度内自由旋转。温成形冲击装置由计算机控制系统、激光器、位移传感器、数控工作台、加热器、温度传感器、凹模、压边圈等组成。在板料的正面设有激光器，通过计算机控制系统调节激光脉宽、光斑大小、激光能量等参数，从而发射满足不同成形要求的激光束，激光束在能量吸收层和约束层作用后产生冲击波使板料成形；在板料的背面设有位移传感器，其中心和激光器产生光束的中心在同一直线上，位移传感器可以测量激光冲击处板料的位移信号，并将此信号反馈给计算机控制系统，从而综合调节喷嘴口约束层液体的入射速度和角度；凹模固定在数控工作台上，凹模内设有加热器和温度传感器，加热器和温度传感器外接加热控制电路，用来对板料进行加热，加热控制电路分析温度传感器反馈的温度信号控制加热器通断状态，使板料温度稳定保持在温成形需要范围之内；数控工作台由计算机控制系统控制，从而间接控制板料成形轨迹。本专利技术专利的操作方法是:在板料表面贴上耐高温能量吸收层，将凹模固定在数控工作台上，用压边圈将板料压紧在凹模上，储液腔中注入约束层液体；计算机控制系统设定约束层液体预热温度、板料最终稳定温度、数控工作台运动参数以及激光参数；计算机控制系统控制数控工作台沿X轴移动将板料送入端盖内，开启加热控制电路，凹模和储液腔中的加热器分别对板料和约束层液体预热，将约束层液体预热到设定的预热温度后开启吸油泵；计算机控制系统控制数控工作台沿1、Z轴移动调节板料至冲击点的位置，位移传感器测量板料冲击点的位移信号，并将此信号反馈给计算机控制系统，计算机控制系统控制吸油泵和喷嘴，吸油泵调节喷嘴口约束层液体的入射速度，喷嘴绕Z轴旋转调节约束层液体的入射角度，使约束层液体在板料表面形成I 5mm厚的能够稳定贴合板料表面形貌的约束层；继续对板料和约束层液体加热，同时凹模和冲击点附近的温度传感器向加热控制电路反馈信号控制凹模和储液腔中加热器的通断状态，使得板料最终稳定温度在设定温度范围内；计算机控制系统调节激光脉宽、激光光斑大小、激光能量等参数，激光器发出脉冲激光，透过透光玻璃射向板料进行温成形；计算机控制系统控制数控工作台重新调节板料的冲击位置，位移传感器重新测量冲击点位移信号，计算机控制系统重新调节喷嘴口约束层液体的入射速度和角度，再次开启激光器发出脉冲激光进行脉冲激光连续冲击温成形，如此反复，直至完成整个冲击成形；冲击完成后依次断开加热控制电路和吸油泵，约束层液体在重力作用下自动流回储液腔中，板料冷却后计算机控制系统控制数控工作台沿X轴移动退出端盖，松开压边圈取出板料。本专利技术的有益效果是:1)本专利技术方法通过采用一种粘度适中的耐高温透光液体充当高温下脉冲激光冲击成形的约束层，实现了高温下脉冲激光的连续冲击成形；2)约束层液体对板料辅助均热使得板料温度分布更加合理，提升了板料的成形性能，同时在约束层循环装置驱动下约束层连续稳定；3)甲基硅油具有优良的耐高温性、透光性、导热性、润滑性和抗压缩性，击穿阈值能满足高功率脉冲激光的要求，另外甲基硅油无毒无害，不易挥发，温度变化和激光光束对其影响很小，可以循环使用，价格经济；4)本专利技术装置结构简单，操作简便，容易实现，综合激光冲击成形和温成形各的优点，使两种技术紧密结合在一起。附图说明图1本专利技术装置示意图。图中，1.约束层2.喷嘴3.吸油泵4.滤油器5.储液腔6.端盖7.透光玻璃8.计算机控制系统9.激光器10.位移传感器11.数控工作台12.加热器13.温度传感器14.凹模15.压边圈16.板料。具体实施例方式本实例以镁合金板料和201-100甲基硅油(闪点彡2900C )为例，结合图1说明如下:在镁合金板料(16)表面贴上耐高温能量吸收层铝箔；将凹模(14)固定在数控工作台(11)上，用压边圈(15本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种脉冲激光连续冲击温成形的方法，其特征在于，采用粘度为10～1000mm2/s(25℃)的耐高温透光液体作为约束层液体，在约束层循环装置的驱动下，形成连续稳定约束层（1），并用所述约束层液体对板料(16)进行辅助均热，在脉冲激光作用下对板料进行连续冲击温成形，具体步骤为：A）在板料(16)表面贴上耐高温能量吸收层，将凹模(14)固定在数控工作台(11)上，用压边圈(15)将板料(16)压紧在凹模(14)上?，储液腔(5)中注入约束层液体；在计算机控制系统(8)设定约束层液体预热温度、板料(16)最终稳定温度、数控工作台(11)运动参数以及激光参数；B）计算机控制系统(8)控制数控工作台(11)沿x轴移动将板料(16)送入端盖(6)内，开启加热控制电路，凹模(14)和储液腔(5)中的加热器(12)分别对板料(16)和约束层(1)液体预热，将约束层液体预热到设定的预热温度后开启吸油泵(3)；C）计算机控制系统(8)控制数控工作台(11)沿y、z轴移动调节板料(16)至冲击点的位置，位移传感器(10)测量板料(16)冲击点的位移信号，并将此信号反馈给计算机控制系统(8)，计算机控制系统(8)控制吸油泵(3)和喷嘴(2)，吸油泵(3)调节喷嘴(2)口约束层液体的入射速度，喷嘴(2)绕z轴旋转调节约束层液体的入射角度，使约束层液体在板料(16)表面形成1～5mm厚的能够稳定贴合板料(16)表面形貌的约束层(1)；D）继续对板料(16)和约束层液体加热，同时凹模(14)和冲击点附近的温度传感器(13)向加热控制电路反馈信号控制凹模(14)和储液腔(5)中加热器(12)的通断状态，使板料(16)最终稳定温度在设定温度范围内；E）计算机控制系统(8)调节激光脉宽、激光光斑大小、激光能量参数，激光器(9)发出脉冲激光，透过透光玻璃(7)射向板料(16)进行温成形；F）重复步骤?C）至?E）进行脉冲激光连续冲击，直至完成整个冲击成形；G）依次断开加热控制电路和吸油泵(3)，约束层液体在重力作用下自动流回储液腔(5)中，板料(16)冷却后计算机控制系统(8)控制数控工作台(11)沿x轴移动退出端盖(6)，松开压边圈(15)取出板料(16)；所述x轴为左右方向，所述y轴为上下方向，所述z轴为前后方向。...
【技术特征摘要】
1.一种脉冲激光连续冲击温成形的方法，其特征在于，采用粘度为10 IOOOmm2/s (250C )的耐高温透光液体作为约束层液体，在约束层循环装置的驱动下，形成连续稳定约束层(1)，并用所述约束层液体对板料(16)进行辅助均热，在脉冲激光作用下对板料进行连续冲击温成形，具体步骤为: A)在板料(16)表面贴上耐高温能量吸收层，将凹模(14)固定在数控工作台(11)上，用压边圈(15)将板料(16)压紧在凹模(14)上，储液腔(5)中注入约束层液体；在计算机控制系统(8)设定约束层液体预热温度、板料(16)最终稳定温度、数控工作台(11)运动参数以及激光参数； B)计算机控制系统(8)控制数控工作台(11)沿X轴移动将板料(16)送入端盖(6)内，开启加热控制电路，凹模(14)和储液腔(5)中的加热器(12)分别对板料(16)和约束层(I)液体预热，将约束层液体预热到设定的预热温度后开启吸油泵(3)； C)计算机控制系统(8)控制数控工作台(11)沿y、z轴移动调节板料(16)至冲击点的位置，位移传感器(10)测量板料(16)冲击点的位移信号，并将此信号反馈给计算机控制系统(8)，计算机控制系统⑶控制吸油泵(3)和喷嘴(2)，吸油泵(3)调节喷嘴(2) 口约束层液体的入射速度，喷嘴(2)绕z轴旋转调节约束层液体的入射角度，使约束层液体在板料(16)表面形成I 5mm厚的能够稳定贴合板料(16)表面形貌的约束层(I)； D)继续对板料(16)和约束层液体加热，同时凹模(14)和冲击点附近的温度传感器(13)向加热控制电路反馈信号控制凹模(14)和储液腔(5)中加热器(12)的通断状态，使板料(16)最终稳定温度在设定温度范围内； E)计算机控制系统(8)调节激光脉宽、激光光斑大小、激光能量参数，激光器(9)发出脉冲激光，透过透光玻璃(7)射向板料(16)进行温成形； F)重复步骤C)至E)进行脉冲激光连续冲击，直至完成整个冲击成形； G)依次断开加热控制电路和吸油泵(3)，约束层液体在重力作用下自动流回储液腔(5)中，板料(16)冷却后计算机控制系统(8)控制数控工作台(11)沿X轴移动退出端盖(6)，松开压边圈(15)取出板料(16)； 所述X...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜银方，金华，姜文帆，岳陆游，张青来，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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