一種輕量化結構板的激光成形方法
【專利摘要】本發明公開了一種輕量化結構板的激光成形方法，包括使用變能量的激光掃描輕量化結構板實現對輕量化結構板的成形。本發明的變能量激光成形方法，使得輕量化結構件成形后回彈小，成形周期短，成形速度快，大大提高了輕量化結構板的彎曲成形效率，并降低了成形成本。
【專利說明】
一種輕量化結構板的激光成形方法
技術領域
[0001]本發明涉及輕量化結構板制備技術領域，特別是涉及一種輕量化結構板的激光成形方法。
【背景技術】
[0002]激光成形屬于熱態積累成形，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，國內外學者主要是圍繞平板的激光成形技術進行研究，而輕量化結構板則主要依賴于傳統的機械成形、時效成形等。
[0003]使用傳統的機械成形方式，輕量化結構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；因此傳統的輕量化結構板成形方式無法滿足現在快速發展的工業需求。
[0004]綜上所述，如何解決輕量化結構板成形后有回彈、成形效率低及成形周期長的問題，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種輕量化結構板的激光成形方法，以解決上述現有技術存在的問題，使結構板成形后反彈小、成形精度高，大大縮短了成形周期，提高了成形效率。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了如下方案:本申請提供了一種輕量化結構板的激光成形方法，輕量化結構板成形過程中，使用變能量的激光掃描輕量化結構板實現對輕量化結構板的成形。
[0007]輕量化結構板的激光成形方法的具體步驟為:a.對所述輕量化結構板的蒙皮表面進行清理;b.在所述輕量化結構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構板固定在工作臺上，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格部位或者加強筋部位，激光束由所述輕量化結構板的一端掃描至另一端，掃描過程中根據所述輕量化結構板的厚度調整激光的能量變化。
[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]優選的，所述掃描線沿垂直于輕量化結構板加強筋的方向或沿著加強筋的方向布置。
[0010]優選的，所述輕量化結構板采用中部固定的裝夾方式固定在所述工作臺上。
[0011]優選的，所述輕量化結構板蒙皮的清理方法包括用金剛砂紙打磨所述蒙皮。
[0012]優選的，所述輕量化結構板的材料為任意金屬材料。
[0013]優選的，所述激光變能量的方式選用多次掃描的方式時，前一次掃描過程結束后，待板材冷卻至室溫后，再進行下一次掃描。
[0014]根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果:
[0015]通過上述激光成形方法，本發明在掃描需要加工的輕量化結構板時，采用變能量的激光掃描方法。相對于傳統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，根據輕量化結構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，從而使輕量化結構板的各部位變形一致，使結構板整體不產生翹曲現象。另外，由于采用激光掃描輕量化結構板成形，使得輕量化結構件成形后回彈小，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明實施例或現有技術中的技術方案，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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據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為輕量化結構板網格及加強筋結構圖；
[0019]圖3為輕量化結構板截面圖；
[0020]圖4為輕量化結構板網格結構周期性示意圖。
[0021]其中，I為網格部位掃描線;2為加強筋部位掃描線;3為加強筋部位;4為網格部位。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0023]本發明的目的是提供一種輕量化結構板的激光成形方法，以解決現有技術存在的問題。
[0024]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0025]參照圖1-2，本申請提供了一種輕量化結構板的激光成形方法。輕量化結構板包括加強筋部位3和網格部位4，因此，輕量化結構板采用激光成形過程中，使用變能量的激光掃描輕量化結構板，實現對輕量化結構板的成形。
[0026]輕量化結構板的激光成形方法的具體步驟為:
[0027]a.對輕量化結構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.在輕量化結構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加工。
[0029]c.將涂覆石墨后的輕量化結構板固定在工作臺上，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或網格部位4，激光束沿著網格部位掃描線I或者加強筋部位掃描線2由輕量化結構板的一端掃描至另一端，掃描過程中根據所述輕量化結構板的厚度調整激光的能量變化。在掃描過程中根據板材的結構特點，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調，尤其是使得每條加強筋部位的變形協調一致。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。防止影響輕量化結構板的成形精度。
[0032]采用激光變能量成形的輕量化結構板的材料可以為任意金屬材料。
[0033]輕量化結構板表面涂覆的石墨可以為水基石墨或乙醇石墨。
[0034]本發明的一個【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:板材網格部位4距離自由端104mm的位置。
[0037]選用激光的成形參數為: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果利用三維掃描儀進行提取。
[0038]通過實驗發現，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，根據實驗結果，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，此時板材不產生整體翹曲現象，實現了輕量化結構板的激光成形。
[0039]參照圖4，輕量化結構板的板材結構具有周期性特點，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明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【主權項】
1.一種輕量化結構板的激光成形方法，其特征在于，使用變能量的激光掃描輕量化結構板實現對輕量化結構板的成形。2.根據權利要求1所述的輕量化結構板的激光成形方法，其特征在于，該方法包括: 對所述輕量化結構板的蒙皮表面進行清理； 在所述輕量化結構板的蒙皮上整體涂覆石墨； 將涂覆石墨后的所述輕量化結構板固定在工作臺上，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格部位(4)或者加強筋部位(3)，激光束由所述輕量化結構板的一端掃描至另一端，掃描過程中根據所述輕量化結構板的厚度調整激光的能量變化。3.根據權利要求1或2所述的輕量化結構板的激光成形方法，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.根據權利要求2所述的輕量化結構板的激光成形方法，其特征在于:所述掃描線沿垂直于輕量化結構板加強筋的方向或沿著加強筋的方向布置。5.根據權利要求2所述的輕量化結構板的激光成形方法，其特征在于:所述輕量化結構板采用中部固定的裝夾方式固定在所述工作臺上。6.根據權利要求2所述的輕量化結構板的激光成形方法，其特征在于:所述輕量化結構板蒙皮的清理方法包括用金剛砂紙打磨所述蒙皮。7.根據權利要求1或2所述的輕量化結構板的激光成形方法，其特征在于:所述輕量化結構板的材料為任意金屬材料。8.根據權利要求2所述的輕量化結構板的激光成形方法，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
【發明人】楊立軍, 王揚, 張宏志, 付守沖, 王懋露, 遲關心
【申請人】哈爾濱工業大學