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专利号: 2017104853740
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本上无切削的金属机械加工;金属冲压
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于激光冲击波和振动技术的金属板材成形方法,其特征在于该方法具体步骤如下:

(1)将金属板材(10)上表面擦拭干净并晾干后,在所述金属板材(10)上表面涂覆一层厚度为0.10mm的黑漆作为激光的能量吸收层(9);

(2)第二密封圈(25)安装在模具(11)的环形密封槽内,将带有所述能量吸收层(9)的所述金属板材(10)通过带有中孔的压料板(7)固定在所述模具(11)上;

(3)所述模具(11)固定在水槽(8)底部,将所述水槽(8)固定在振动器工作台(19)上;

(4)所述水槽(8)侧壁上设有环形密封槽,将第一密封圈(12)安装在所述环形密封槽内,端部带有管螺纹的排气管(13)穿过所述水槽(8)侧壁上设有的环形密封槽,所述排气管(13)的一端与所述模具(11)的排气孔连接,所述排气管(13)的另一端位于所述水槽(8)的外部,所述排气管(13)的另一端与单向阀(14)相连;

(5)打开位于所述水槽(8)上方的水龙头(24)向所述水槽(8)内注入水(6),所述水槽(8)中的水(6)将所述能量吸收层(9)浸没,水面至能量吸收层的距离为150-600mm;

(6)计算机(23)发出指令,激光发生器(1)发出脉宽为ns量级、单脉冲能量为2-100J、功率密度为GW/cm2量级的激光脉冲束(3),所述激光脉冲束(3)依次经过全反镜(4)、冲击头(5)和有约束作用的水(6)后辐照在所述能量吸收层(9)上产生高压冲击波,所述高压冲击波使金属板材(10)产生变形,并使变形后的所述金属板材(10)与所述模具(11)模腔之间的体积逐渐减小,所述模腔内的空气通过所述排气管(13)及所述单向阀(14)后向外排出,所述金属板材(10)与所述模具(11)模腔贴合;

(7)所述计算机(23)再次发出指令,通过控制器(22)使所述振动器工作台(19)接通电源、开始工作,所述振动器工作台(19)的振动频率为10-2000Hz、振幅为0.01-0.5mm、振动时间为2-3分钟;

(8)拧开放水螺塞(20),把所述水槽(8)中的水(6)放尽,从所述水槽(8)中取出所述模具(11),打开所述压料板(7),从所述模具(11)中取出金属成形件。

2.基于激光冲击波和振动技术的金属板材成形装置,其特征在于该装置包括激光发生器(1)、导光系统、工件夹具系统、密封系统、控制系统及振动系统;所述导光系统包括导光管(2)、全反镜(4)及冲击头(5),所述导光管(2)的一端连着激光发生器(1),所述导光管(2)依次把所述激光发生器(1)、全反镜(4)及所述冲击头(5)连接起来,所述导光管(2)的另一端连接所述冲击头(5),所述冲击头(5)中含有聚焦凸透镜,所述冲击头(5)对准所述工件夹具系统中的金属板材(10);所述工件夹具系统包括压料板(7)、模具(11)、水槽(8)、水(6)、水龙头(24)及放水螺塞(20),能量吸收层(9)涂覆在所述金属板材(10)的上表面,所述压料板(7)把所述金属板材(10)压在所述模具(11)上,所述模具(11)固定在所述水槽(8)的底部,所述放水螺塞(20)通过防渗垫片(21)安装在所述水槽(8)侧壁底部的螺纹孔上,所述水龙头(24)位于所述水槽(8)的上方,所述水槽(8)中的水(6)将所述能量吸收层(9)浸没,水面至所述能量吸收层(9)的距离为150-600mm;所述密封系统包括堵头(27)、软垫片(26)、第二密封圈(25)、排气管(13)、第一密封圈(12)、单向阀(14)及金属板材(10),所述第二密封圈(25)安装在所述模具(11)的环形密封槽内,所述第二密封圈(25)高出所述模具(11)的上表面,在所述金属板材(10)安装好后有0.2-0.45mm的压缩量,所述堵头(27)通过所述软垫片(26)与所述水槽(8)底部的管螺纹连接,所述排气管(13)的一端通过管螺纹与所述模具(11)上的排气孔连接,所述排气管(13)的另一端穿过所述水槽(8)侧壁上的环形密封槽和第一密封圈(12)与所述单向阀(14)连接;所述振动系统包括螺母(15)、防松垫片(16)、螺栓(17)、固定块(18)及振动器工作台(19),所述振动器工作台(19)的高度能够调节,所述螺栓(17)、防松垫片(16)和所述螺母(15)将左右对称设置的所述固定块(18)固定在所述振动器工作台(19)的T型槽上,调节所述固定块(18)之间的距离,将所述水槽(8)固定,以保证在振动的情况下所述水槽(8)不发生位移;所述控制系统包括计算机(23)及控制器(22),所述计算机(23)通过所述控制器(22)控制所述振动器工作台(19)的运动,所述计算机(23)通过所述控制器(22)控制所述激光发生器(1)发出的激光脉冲束(3)。