一種輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，包括使用變能量的激光掃描輕量化結(jié)構(gòu)板實現(xiàn)對輕量化結(jié)構(gòu)板的成形。本發(fā)明的變能量激光成形方法，使得輕量化結(jié)構(gòu)件成形后回彈小，成形周期短，成形速度快，大大提高了輕量化結(jié)構(gòu)板的彎曲成形效率，并降低了成形成本。
【專利說明】
一種輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及輕量化結(jié)構(gòu)板制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光成形屬于熱態(tài)積累成形，能夠成形高硬度和脆性材料，激光成形無需磨具和外力。目前，國內(nèi)外學者主要是圍繞平板的激光成形技術(shù)進行研究，而輕量化結(jié)構(gòu)板則主要依賴于傳統(tǒng)的機械成形、時效成形等。
[0003]使用傳統(tǒng)的機械成形方式，輕量化結(jié)構(gòu)板的加強筋容易斷裂失效，成形后有回彈，成形效率較低;而時效成形周期較長，效率低；因此傳統(tǒng)的輕量化結(jié)構(gòu)板成形方式無法滿足現(xiàn)在快速發(fā)展的工業(yè)需求。
[0004]綜上所述，如何解決輕量化結(jié)構(gòu)板成形后有回彈、成形效率低及成形周期長的問題，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使結(jié)構(gòu)板成形后反彈小、成形精度高，大大縮短了成形周期，提高了成形效率。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案:本申請?zhí)峁┝艘环N輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，輕量化結(jié)構(gòu)板成形過程中，使用變能量的激光掃描輕量化結(jié)構(gòu)板實現(xiàn)對輕量化結(jié)構(gòu)板的成形。
[0007]輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法的具體步驟為:a.對所述輕量化結(jié)構(gòu)板的蒙皮表面進行清理;b.在所述輕量化結(jié)構(gòu)板的蒙皮上整體涂覆石墨；c.將涂覆石墨后的所述輕量化結(jié)構(gòu)板固定在工作臺上，保持涂覆石墨的蒙皮面向上，激光束掃描涂覆石墨后的蒙皮;d.將掃描線布置在所述輕量化板網(wǎng)格部位或者加強筋部位，激光束由所述輕量化結(jié)構(gòu)板的一端掃描至另一端，掃描過程中根據(jù)所述輕量化結(jié)構(gòu)板的厚度調(diào)整激光的能量變化。
[0008]所述激光變能量的方式包括變功率、變速度、變光斑尺寸及多次掃描的方式，或者是幾種不同方式間相互配合的方式。
[0009]優(yōu)選的，所述掃描線沿垂直于輕量化結(jié)構(gòu)板加強筋的方向或沿著加強筋的方向布置。
[0010]優(yōu)選的，所述輕量化結(jié)構(gòu)板采用中部固定的裝夾方式固定在所述工作臺上。
[0011]優(yōu)選的，所述輕量化結(jié)構(gòu)板蒙皮的清理方法包括用金剛砂紙打磨所述蒙皮。
[0012]優(yōu)選的，所述輕量化結(jié)構(gòu)板的材料為任意金屬材料。
[0013]優(yōu)選的，所述激光變能量的方式選用多次掃描的方式時，前一次掃描過程結(jié)束后，待板材冷卻至室溫后，再進行下一次掃描。
[0014]根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果:
[0015]通過上述激光成形方法，本發(fā)明在掃描需要加工的輕量化結(jié)構(gòu)板時，采用變能量的激光掃描方法。相對于傳統(tǒng)的定能量的激光掃描方法，將激光掃描的能量采用變能量的方式，在工作過程中，根據(jù)輕量化結(jié)構(gòu)板薄厚的不同變化激光掃描的能量，厚的部分能量輸入多，薄的部分能量輸入少，從而使輕量化結(jié)構(gòu)板的各部位變形一致，使結(jié)構(gòu)板整體不產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。另外，由于采用激光掃描輕量化結(jié)構(gòu)板成形，使得輕量化結(jié)構(gòu)件成形后回彈小，成形周期短，成形效率高，成形速度更快。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為激光掃描線布置示意圖；
[0018]圖2為輕量化結(jié)構(gòu)板網(wǎng)格及加強筋結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖3為輕量化結(jié)構(gòu)板截面圖；
[0020]圖4為輕量化結(jié)構(gòu)板網(wǎng)格結(jié)構(gòu)周期性示意圖。
[0021]其中，I為網(wǎng)格部位掃描線;2為加強筋部位掃描線;3為加強筋部位;4為網(wǎng)格部位。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]本發(fā)明的目的是提供一種輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0024]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0025]參照圖1-2，本申請?zhí)峁┝艘环N輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法。輕量化結(jié)構(gòu)板包括加強筋部位3和網(wǎng)格部位4，因此，輕量化結(jié)構(gòu)板采用激光成形過程中，使用變能量的激光掃描輕量化結(jié)構(gòu)板，實現(xiàn)對輕量化結(jié)構(gòu)板的成形。
[0026]輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法的具體步驟為:
[0027]a.對輕量化結(jié)構(gòu)板的蒙皮表面進行清理;成形前，用金剛砂紙打磨板材蒙皮加工區(qū)域的表面，去除蒙皮表面的油污以利于石墨的涂覆。
[0028]b.在輕量化結(jié)構(gòu)板的蒙皮上整體涂覆石墨，以提高激光吸收率，待石墨層干燥后進行后續(xù)加工。
[0029]c.將涂覆石墨后的輕量化結(jié)構(gòu)板固定在工作臺上，保持涂覆石墨的蒙皮面向上，激光束掃描涂覆石墨后的蒙皮。固定方式可以采用端部固定或中部固定，考慮到板材自身重力對變形的影響，優(yōu)選中部固定的裝夾方式;掃描過程中保持涂覆石墨的蒙皮面向上，以保證激光束掃描蒙皮部位。
[0030]d.將掃描線布置在輕量化板的加強筋部位3或網(wǎng)格部位4，激光束沿著網(wǎng)格部位掃描線I或者加強筋部位掃描線2由輕量化結(jié)構(gòu)板的一端掃描至另一端，掃描過程中根據(jù)所述輕量化結(jié)構(gòu)板的厚度調(diào)整激光的能量變化。在掃描過程中根據(jù)板材的結(jié)構(gòu)特點，采用變能量的掃描策略，目的是要保證板材不同部位變形協(xié)調(diào)，尤其是使得每條加強筋部位的變形協(xié)調(diào)一致。激光變能量的掃描方式包括變功率、變速度、變光斑尺寸及多次掃描的方式，或者是幾種不同方式間相互配合的方式。
[0031]激光變能量的方式選用多次掃描的方式時，前一次掃描過程結(jié)束后，待板材冷卻至室溫后，再進行下一次掃描。防止影響輕量化結(jié)構(gòu)板的成形精度。
[0032]采用激光變能量成形的輕量化結(jié)構(gòu)板的材料可以為任意金屬材料。
[0033]輕量化結(jié)構(gòu)板表面涂覆的石墨可以為水基石墨或乙醇石墨。
[0034]本發(fā)明的一個【具體實施方式】如下:
[0035]參照圖3，對蒙皮幾何尺寸400X 400的5A06鋁合金板材進行激光成形。
[0036]蒙皮表面清理干凈后，整體涂覆水基石墨或乙醇石墨薄層，將板材用壓塊夾持住板材中間部位兩端5_厚度部位，固定于工作臺上。選取掃描位置，所選取的掃描位置為:板材網(wǎng)格部位4距離自由端104mm的位置。
[0037]選用激光的成形參數(shù)為:激光功率1100W、掃描速度20mm/s、光斑直徑12mm，對板材從掃描線一端掃描至另一端，共進行兩次掃描。第一次掃描結(jié)束后將板材冷卻至室溫，然后進行第二次掃描。掃描后板材的成形結(jié)果利用三維掃描儀進行提取。
[0038]通過實驗發(fā)現(xiàn)，板材在相應的掃描位置進行兩次掃描后，掃描線兩端5mm厚度部位及其臨近的加強筋部位的變形要明顯小于中部加強筋部位的變形，采用相同的成形參數(shù)對掃描線兩端5mm部位進行多次掃描，然后利用三維掃描儀提取板材變形情況，根據(jù)實驗結(jié)果，板材整體掃描兩次后，掃描線兩端進行16次掃描后，各條加強筋的變形趨于一致，此時板材不產(chǎn)生整體翹曲現(xiàn)象，實現(xiàn)了輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形。
[0039]參照圖4，輕量化結(jié)構(gòu)板的板材結(jié)構(gòu)具有周期性特點，沿圖中x、y坐標方向向四周擴展，因此板材的具體尺寸無限制。
[0040]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。
[0041]本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，其特征在于，使用變能量的激光掃描輕量化結(jié)構(gòu)板實現(xiàn)對輕量化結(jié)構(gòu)板的成形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，其特征在于，該方法包括: 對所述輕量化結(jié)構(gòu)板的蒙皮表面進行清理； 在所述輕量化結(jié)構(gòu)板的蒙皮上整體涂覆石墨； 將涂覆石墨后的所述輕量化結(jié)構(gòu)板固定在工作臺上，保持涂覆石墨的蒙皮面向上，激光束掃描涂覆石墨后的蒙皮； 將掃描線布置在所述輕量化板網(wǎng)格部位(4)或者加強筋部位(3)，激光束由所述輕量化結(jié)構(gòu)板的一端掃描至另一端，掃描過程中根據(jù)所述輕量化結(jié)構(gòu)板的厚度調(diào)整激光的能量變化。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，其特征在于:所述激光變能量的方式包括變功率、變速度、變光斑尺寸及多次掃描的方式，或者是幾種不同方式間相互配合的方式。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，其特征在于:所述掃描線沿垂直于輕量化結(jié)構(gòu)板加強筋的方向或沿著加強筋的方向布置。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，其特征在于:所述輕量化結(jié)構(gòu)板采用中部固定的裝夾方式固定在所述工作臺上。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，其特征在于:所述輕量化結(jié)構(gòu)板蒙皮的清理方法包括用金剛砂紙打磨所述蒙皮。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，其特征在于:所述輕量化結(jié)構(gòu)板的材料為任意金屬材料。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕量化結(jié)構(gòu)板的激光成形方法，其特征在于:所述激光變能量的方式選用多次掃描的方式時，前一次掃描過程結(jié)束后，待板材冷卻至室溫后，再進行下一次掃描。
【文檔編號】B23K26/70GK106001946SQ201610480092
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】楊立軍, 王揚, 張宏志, 付守沖, 王懋露, 遲關(guān)心
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學