国家自然科学基金(51175235)
- 作品数：10 被引量：23H指数：3
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- 激光驱动复合飞片加载金属箔板的成形能力被引量：3
- 2013年
- 激光驱动飞片加载金属箔板成形技术是一种新型微成形技术,其飞片的结构和性能是影响该技术成形能力和质量的主要因素之一。通过Spitlight 2000Nd:YAG激光器探究了复合飞片(主要由黑漆吸收层、聚酰亚胺隔热层和铝飞片组成)对激光驱动飞片加载金属箔板成形性能的影响。实验结果表明复合飞片能够增大工件的最大成形深度,同时工件形貌中心与模具中心的对中性更好,证明复合飞片在成形过程中对冲击波具有增压和均压作用,能够提高该技术的成形能力和质量。讨论了复合飞片提高成形能力和质量的原因,同时探究了激光能量和聚酰亚胺薄膜厚度对成形性能的影响。
- 王霄刘辉沈宗宝周建忠胡杨杜道忠刘会霞
- 关键词：激光技术微成形
- 激光驱动飞片复杂轮廓多孔微冲裁实验及模拟被引量：6
- 2014年
- 激光驱动飞片微冲裁技术是在约束层模式下利用脉冲激光辐照飞片箔材诱导冲击波驱动高能飞片加载金属薄壁工件实现冲裁的微孔制造技术。实验中,使用INNOLAS SpitLight 2000Nd-YAG短脉冲激光器,20μm厚的铝制飞片;采用厚度为0.5mm AISI 1095钢薄片制作微模具,模具硬度为58HRC,利用皮秒激光铣削技术在模具中心加工微模孔阵列,在厚度为20μm的铝箔板上一次性冲裁出三个外接圆直径为500μm的梅花状通孔。通过KEYENCE VHX-1000C超景深三维显微系统进行观测,微冲孔具有良好的冲裁轮廓质量,工件上表面与冲裁断面有圆角带过渡,下表面轮廓处毛刺现象不明显。并以ANSYS/LS-DYNA为平台,使用有限网格单元法和流体动力学光滑粒子法对微冲裁过程进行了数值模拟,分别从断面形成、等效应力分布、等效塑性应变分布以及粒子位移变化等不同方面分析了激光驱动飞片多孔微冲裁工艺的基本特性。
- 陆萌萌刘会霞沈宗宝王霄顾春兴
- 关键词：激光技术飞片
- 激光冲击软模大面积微弯曲成形方法被引量：6
- 2014年
- 为了实现金属箔板大面积微弯曲成形,本文结合激光冲击微弯曲成形技术与软模成形技术的优点,提出了激光冲击软模大面积微弯曲成形方法。该方法是在脉冲激光冲击波压力下,将软模作为柔性冲头作用于金属箔板来实现工件成形的。实验中使用了Innolas Gmbit公司生产的Spitlight 2000THG脉冲激光器,将250μm厚的聚氨酯橡胶薄膜作为软模,采用德国LPKF-ProtoMat-C60型雕刻机在印刷电路板上加工出深度为120μm的U型多槽模具,实现了在厚度为30μm的铜箔板上一次性对3个U型凹槽冲击成形。用KEYENCE VHX-1000C超景深三维显微系统进行工件观测,结果显示工件上的微成形槽具有良好的轮廓质量。以ANSYS/LS-DYNA为平台,使用有限元建模(FEM)方法对微弯曲过程进行了数值模拟。实验和模拟结果均表明,加载软模的工件与模具的U型凹槽特征在形状上更加接近,成形工件更加均匀,而且具有较好的表面质量,其最大平均成形深度可达110μm,大于激光直接冲击成形的最大深度(88μm),说明使用软模提高了充型能力。
- 王霄张迪顾春兴沈宗宝刘会霞
- 关键词：激光冲击
- 激光高速冲击点焊的工艺实验
- 将激光诱导冲击波作为一种驱动加载方式运用于高速冲击点焊,以研究厚度小于100μm的异种金属箔板组合的固态点焊连接。设计并搭建了激光高速冲击点焊实验平台,实验中选择30μm的钛箔和T2紫铜为复板,100μm厚的铝箔为基板,...
- 张洪峰王霄钱清李建文刘会霞
- 关键词：飞行距离
- 文献传递
- 基于强脉冲激光的Ti/Al冲击点焊实验研究
- 2015年
- 提出了一种可以实现同种或异种金属材料固态冶金结合的新型激光冲击点焊工艺。实验中,采用Nd∶YAG激光器发出的脉冲激光驱动厚度为30μm的钛箔产生局部塑性变形,并以超高速撞击厚度为100μm的铝板以实现点焊连接。当钛箔的飞行距离分别为0.3、0.6、0.9 mm时,焊点中心的回弹区域面积依次减小,而结合区域面积依次增大。采用冷镶嵌技术制样用来观察焊点的截面特征,发现了沿焊点直径方向振幅和周期变化的波形界面和平直型界面。为研究激光冲击点焊对材料力学性能的影响,应用纳米压痕测试技术测量了垂直于焊接界面方向材料的显微硬度,结果表明焊接界面附近材料的硬度值明显提高。此外,焊接试样的拉伸剪切测试结果表明,当复板和基板发生有效固态冶金结合时其连接强度较高,失效形式通常是焊点边缘破裂。激光冲击点焊为厚度在微米级的异种金属箔板的点焊连结开辟了新途径。
- 顾宇轩王霄沈宗宝邱唐标马友娟张迪刘会霞
- 关键词：激光技术飞行距离拉伸剪切强度
- 激光动态柔性微弯曲中尺寸效应的实验研究被引量：2
- 2015年
- 制备了多特征尺寸微弯曲模具,并利用激光动态柔性成形技术实现了单次脉冲下箔板的等压弯曲成形。为了研究工件尺寸(厚度)、晶粒尺寸对高应变率下箔板变形行为的影响,使用超景深显微系统观测成形件三维形貌及轮廓形状,采用纳米压痕仪测量其厚度方向上的微硬度分布,并借助冷镶嵌技术测量成形件厚度减薄率。实验结果表明:铜箔厚度由50μm减小到30μm时,材料流动应力减小,成形件轮廓形状由圆顶状转变为槽状,表面硬度由于模具底部的碰撞滑移得到显著强化;相比于细晶成形件,粗晶件的微塑性成形能力较差;工件底部回弹形变及厚度方向应变硬化不均匀;圆角处易于破裂,最大减薄率比细晶件增大约10%。
- 马友娟刘会霞周建忠朱和军陈俊钱清王霄
- 关键词：激光光学激光技术尺寸效应铜箔
- 激光间接冲击下钛箔的微成形特性被引量：3
- 2015年
- 采用具有高应变率加载特征的激光驱动飞片间接冲击微成形技术对钛箔进行了微成形实验,以解决难成形材料的微塑性成形问题。从飞片完整性、工件贴模性以及厚度减薄率等方面探究了该工艺的成形性能。实验中采用微细电火花和曲面研磨技术制造微模具,材料为AISI 1090模具钢,飞片为20μm的钛箔,成形工件为35μm的钛箔。通过KEYENCE VHX-1000C超景深显微系统对飞片和工件进行了观测和分析,结果显示:飞片具有较好的完整性,能够提供均匀的冲击压力;成形后的工件具有良好的表面质量和贴模性。借助冷镶嵌工艺测量了工件的厚度分布,分析了工件厚度减薄率,其最大值为19.8%,最小值为2%,显示工件的厚度分布比较均匀。研究表明:激光间接冲击微成形技术对于难成形材料具有良好的成形效果并且能有效抑制厚度减薄。
- 王霄邱唐标顾宇轩张迪马友娟刘会霞
- 关键词：激光冲击飞片微成形
- 高速冲击成形的成形极限图有限元模拟研究被引量：3
- 2013年
- 利用有限元软件LS/DYNA研究了高速冲击条件下DP590钢的成形极限,并绘制了成形极限图。在成形极限图中,平面应变状态下极限应变值为0.275;单向拉伸状态下,极限应变随着板材中心宽度的减小而增加;双向拉伸状态下,板材极限应变趋于常数。通过对比,发现有限元分析得到的成形极限曲线与现有实验结果具有较好的一致性。这能为模拟研究高速冲击成形性能奠定基础。
- 郭朝刘会霞沈宗宝王霄
- 关键词：成形极限图有限元分析
- 激光冲击驱动飞片成形性能被引量：1
- 2014年
- 研究了激光冲击驱动飞片成形中相关工艺参数对成形性能的影响。采用适合高压高应变率的Johnson-Cook模型,基于ANSYS/LS-DYNA软件平台,数值模拟了激光冲击驱动飞片成形胀形件过程中激光能量、成形模具孔径以及模具圆角率与成形件成形高度的关系。分析表明,随着激光功率密度、成形模具孔径和模具圆角率的增加,胀形件成形高度均随之增加,胀形件的最大成形高度为310.6μm。对厚度为50μm的铜箔材进行了激光冲击驱动飞片成形实验,利用体视显微镜和形貌测量仪对获得的胀形件试样进行了二维和三维形貌测试,验证了数值模型的合理性。本文建立的数值模拟分析方法为激光冲击驱动飞片成形胀形件过程的预测和控制提供了手段。
- 周建忠戴磊黄舒孟宪凯王霄刘会霞
- 关键词：激光成形激光冲击数值模拟
- 激光驱动飞片微塑性温成形实验研究被引量：5
- 2014年
- 提出了一种激光驱动飞片微塑性温成形方法,采用波长1064nm的Yd:YAG激光器进行了温成形实验,对T2紫铜成形件三维形貌进行观测,分析了温度(25℃,100℃,150℃,200℃)与激光能量(1020,1380,1690,1900mJ)对成形深度的影响;使用纳米压痕仪研究了成形件成形区域硬度变化规律,并对成形机理进行了初步分析。结果表明,激光驱动飞片微塑性温成形方法可以获得较好的综合性能:不仅可以提高紫铜温成形能力,而且可以适当增强冲击区域硬度。分析认为,激光驱动飞片微塑性温成形是激光驱动飞片冲击强化机制与温度软化机制相互竞争的结果。
- 刘会霞张强顾春兴沈宗宝马友娟顾宇轩王霄
- 关键词：激光技术纳米压痕
