激光冲击微挤压成形工艺和控制研究

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1、MicroExtrusionForming2012年6月江苏大学硕士学位论文摘要微挤压工艺作为微塑性成形中的一种，是微体积成形中最典型的复杂成形工艺之一，研究微挤压得到的理论和方法可以应用到微锻造等体积成形及微拉深等板料成形范畴。激光微加工在材料改形改性、三维精密微制造技术中的发展潜力很大。两者的结合可以为高效生产微体积成形件提供新方法，本文主要对激光冲击微挤压成形工艺和控制进行研究，所进行的主要工作和取得的主要研究成果如下：(1)将激光冲击运用到微挤压成形工艺当中，深入的探讨了激光冲击波的形成机理、激光冲击微挤压成形原理，分析影响激光冲击微挤压成形

2、规律的主要因素，如激光能量、板料厚度、微凹模孔径大小和单点多次冲击等，并对激光冲击波加载下板料的成形量进行了计算，为铝合金薄板激光冲击微挤压成形实验研究奠定理论基础。(2)建立了高应变率条件下激光冲击微挤压成形的数值分析模型，模拟研究各影响因素对板料成形的影响。主要探讨了薄板成形深度、等效应力和等效应变的分布状况，重点分析了影响激光冲击微挤压成形深度的影响规律并且拟合出成形深度关于各影响因素的曲线方程式。分析结果发现：激光脉冲能量对成形量的影响最为显著，而且冲击能量存在一个阈值，阈值大小大约为5J。当能量小于闽值时，铝合金薄板的最大变形量随激光脉冲能

3、量的增加呈非线性增大；当能量大于阈值时，铝合金薄板的最大变形量随激光脉冲能量的增加呈现减小趋势。其次，板料的成形量随着板料厚度的增加而减小；随着微凹模孔径的增大而增大以及随着板厚与微凹模孔径比值的减小而增大。在此基础上还进行了激光单点多次微挤压冲击成形。模拟结果表明，多次冲击后成形深度效果明显好于单次冲击，激光冲击可以应用于铝合金板料的微挤压成形加工。(3)实验研究了铝合金3003薄板在进行激光冲击微挤压成形后的成形深度分布。将实验结果与模拟结果进行比较发现，实验结果与模拟结果吻合度较好，验证了数值分析的正确性，为激光冲击微挤压成形工艺优化以及编制关

4、于激光冲激光冲击微挤压成形工艺和控制研究击微挤压成形中板料变形的控制软件提供了依据。关键词：激光冲击，微挤压成形，成形深度，高应变率江苏大学硕士学位论文ABSTRACTAsoneofmicroplasticformingprocesses，micro—extrusionformingistheoneofthemosttypicallycomplexmicro-bulkformingprocesses．Thetheoryandmethodsfrommicro。extrusioncanbeappliedtobulkforming，suchasmicro—

5、forgingandsheetmetalforming，suchasmicro-deepdrawing．Lasermicro—machininghasgreatdevelopmentpotentialinreshapingandmodificationofmaterial，andthree．dimensionalprecisionmicro-manufacturingtechnology．Thecombinationofbothcanprovidenewmethodsforefficientproductionofmicro-bulkformingp

6、arts．Thispapermainlystudiedontheprocessandcontroloflasershockmicro．extrusion．Theworkandachievementsareasfollows：(1)Usinglasershockintomicro-extrusionformingprocess．furtherdiscussingformationmechanismoflasershockwaveandformingprincipleoflasershockmicro-extrusion，analyzingmaininf

7、luencefactorsonforminglawsoflasershockmicro·extrusion，suchaslaserenergy,sheetthickness，apertureofmicro．femaledieandmultiple—impactonsinglepoint，andcalculatingamountofformingundertheloadingoflasershockwave，Thispaperestablishedthetheoreticalfoundationforexperimentoflasershockmicr

8、o—extrusionwithaluminumalloy．(2)Thispaperestablishedan