一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及板料激光彎曲成形技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具。
【背景技術(shù)】
[0002]板料成形通常指的是利用金屬板料在固態(tài)下通過(guò)模具的外力作用制成所需零件的一種加工方法。從力學(xué)角度上講，板料成形是一個(gè)幾何形狀、材料性質(zhì)和邊界接觸條件等因素綜合影響的非線性過(guò)程，問(wèn)題涉及材料在拉深和脹形的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下材料的塑性流動(dòng)、塑性強(qiáng)化和起皺、破裂的防止，以及回彈的預(yù)測(cè)等。激光折彎成形技術(shù)是一種新型的柔性無(wú)模成形方法，利用高能激光束掃描金屬板料使熱作用區(qū)內(nèi)產(chǎn)生特定分布的溫度場(chǎng)，從而誘發(fā)不同的熱應(yīng)力使板料產(chǎn)生塑性彎曲變形。該技術(shù)為非接觸式熱態(tài)積累成形，具有生產(chǎn)周期短、柔性大、精度高、無(wú)污染、無(wú)模具、無(wú)外力、無(wú)回彈等特性，對(duì)常溫下難以加工成形的材料有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。特別適合單件小批量生產(chǎn)或大型工件生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于航空航天、微電子、船舶和汽車(chē)制造等領(lǐng)域。
[0003]當(dāng)激光彎曲板料較長(zhǎng)時(shí)，由于板料各點(diǎn)加熱冷卻時(shí)間不一致，板料會(huì)隨熱源移動(dòng)出現(xiàn)不同的彎曲，最終板料自由端變形量會(huì)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，板料彎曲成形面呈兩端彎曲角較大，中間變形量較小的狀態(tài)，難以滿(mǎn)足產(chǎn)品精度要求，這就是板料加工中的“邊緣效應(yīng)”。
[0004]鈦合金常溫下塑性差，彈性模量小，冷變形的回彈能力強(qiáng)，冷成形困難，同時(shí)鈦也是一種非常活潑的金屬，常溫下鈦表面附有一層致密穩(wěn)定的氧化膜起保護(hù)作用，高溫下鈦會(huì)與許多氣體劇烈反應(yīng)，與空氣和其他氣體的親和能力極強(qiáng)，是一種極易氧化的材料?？諝庵械拟佋?50°C開(kāi)始吸收氫氣，400°C至500°C吸收氧氣，600°C吸收氮?dú)猓覝囟仍礁?，氣體吸收能力越強(qiáng)。鈦與鈦合金在吸收很少量氣體的情況下，硬度就會(huì)顯著增加，延性、韌性則會(huì)降低，所以鈦合金的熱成形必須在真空或惰性保護(hù)氣體環(huán)境下進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的就是為了解決鈦合金板在激光折彎加工時(shí)易氧化，產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)使產(chǎn)品成形尺寸精度不高等問(wèn)題，提供一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具。
[0006]本實(shí)用新型的具體方案是:一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具，所述夾具包括上、下夾板，上、下夾板的兩端通過(guò)螺栓固定連接，上夾板的寬度比下夾板的寬度小，上、下夾板上均設(shè)有導(dǎo)氣管，上夾板的兩側(cè)開(kāi)有密集通氣孔，下夾板的上表面沿板料折彎處開(kāi)有兩排密集通氣孔，所述上、下夾板的導(dǎo)氣管通入惰性氣體到各通氣孔中對(duì)鈦合金板進(jìn)行保護(hù)，從而保證鈦合金板在激光折彎加工過(guò)程中不被氧化。
[0007]本實(shí)用新型中所述夾具的制作材料為硬質(zhì)鋁合金、不銹鋼或碳素結(jié)構(gòu)鋼。
[0008]本實(shí)用新型的工作原理是:將待加工的鈦合金板置于上、下夾板之間進(jìn)行夾持，開(kāi)啟導(dǎo)氣管，使鈦合金板處于惰性氣體保護(hù)中，配合使用激光掃描器，根據(jù)待加工的板料尺寸選擇合適的激光掃描參數(shù)，采用矩形變向掃描路徑對(duì)板料進(jìn)行掃描加工，先沿順時(shí)針?lè)较驋呙枞舾纱危傺啬鏁r(shí)針?lè)较驋呙柘嗤拇螖?shù)，激光掃描完成后，在惰性氣體保護(hù)下冷卻至2000C以下，關(guān)閉惰性氣體，冷卻至室溫即可。
[0009]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，使用專(zhuān)用夾持裝置夾持板料，從而為板料彎曲提供足夠剛度，同時(shí)可以提供加工定位基準(zhǔn)，能夠消除激光折彎加工的邊緣效應(yīng)，防止材料氧化，廣品的成形尺寸精度尚。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型的下夾板俯視圖；
[0012]圖3是實(shí)施例激光折彎加工成形的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖中，Ia—導(dǎo)氣管，Ib—導(dǎo)氣管，2—激光頭，3—保護(hù)氣噴嘴導(dǎo)管，4一激光器，5—激光束，6—上夾板，7—下夾板，8—螺栓，9一通氣孔，10—鈦合金板。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見(jiàn)圖1-2，本實(shí)用新型具有上、下夾板6、7，上、下夾板6、7的兩端通過(guò)螺栓8固定連接，上夾板6的寬度比下夾板7的寬度小，上、下夾板6、7上均設(shè)有導(dǎo)氣管la、lb，上夾板6的兩側(cè)開(kāi)有密集通氣孔9，下夾板7的上表面沿板料折彎處開(kāi)有兩排密集通氣孔9，所述上、下夾板6、7的導(dǎo)氣管la、Ib通入惰性氣體到各通氣孔9中對(duì)鈦合金板10進(jìn)行保護(hù)，從而保證鈦合金板10在激光折彎加工過(guò)程中不被氧化。本實(shí)用新型在使用時(shí)，配合使用激光掃描器，激光掃描器位于夾具的正上方，所述激光掃描器具有激光頭2，激光頭2發(fā)射激光束5，激光頭2上設(shè)有一根惰性氣體保護(hù)氣噴嘴導(dǎo)管3，保護(hù)氣噴嘴導(dǎo)管3底部開(kāi)有密集通氣孔9，以便加工成形時(shí)對(duì)整個(gè)鈦合金板10進(jìn)行氣體保護(hù)，保護(hù)氣噴嘴導(dǎo)管3的前端設(shè)有激光器4。
[0015]本實(shí)施例中所述夾具的制作材料為Q235號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼。
[0016]本實(shí)施例以657mmX 290mmX Imm的TC4鈦合金板加工成如圖3所示的“ Π ”形結(jié)構(gòu)為例，采用德國(guó)IPG公司生產(chǎn)的YLR-4000型4KW的連續(xù)光纖激光器，波長(zhǎng)為1070nm，光斑直徑為3mm，激光掃描速度為3m/min，激光功率為1100W，掃描間距為78.6 mm的工藝參數(shù)激光彎曲鈦合金板至“ Π ”形狀，“ Π ”形狀底邊外部尺寸要求為80 + 0.50mm，豎直邊高度為100mm，彎曲處曲率半徑3mm。將待加工的鈦合金板10置于上、下夾板6、7之間進(jìn)行夾持，開(kāi)啟導(dǎo)氣管la、lb，使鈦合金板10處于惰性氣體保護(hù)中，采用矩形變向掃描路徑對(duì)鈦合金板10進(jìn)行掃描加工，選沿順時(shí)針?lè)较驋呙?0次，再沿逆時(shí)針?lè)较驋呙?0次，激光掃描完成后，在惰性氣體保護(hù)下冷卻至200°C以下，關(guān)閉惰性氣體，冷卻至室溫即可得到如圖3所示的“Π”形結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例加工后得到的“Π”形狀底邊外部尺寸為80.1mm，成形產(chǎn)品尺寸精度高，激光掃描處無(wú)氧化及裂紋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具，其特征是:所述夾具具有上、下夾板，上、下夾板的兩端通過(guò)螺栓固定連接，上夾板的寬度比下夾板的寬度小，上、下夾板上均設(shè)有導(dǎo)氣管，上夾板的兩側(cè)開(kāi)有密集通氣孔，下夾板的上表面沿板料折彎處開(kāi)有兩排密集通氣孔，所述上、下夾板的導(dǎo)氣管通入惰性氣體到各通氣孔中對(duì)鈦合金板進(jìn)行保護(hù)，從而保證鈦合金板在激光折彎加工過(guò)程中不被氧化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具，其特征是:所述夾具的制作材料為硬質(zhì)鋁合金、不銹鋼或碳素結(jié)構(gòu)鋼。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于板料激光加工成形技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具，所述夾具具有上、下夾板，上、下夾板的兩端通過(guò)螺栓固定連接，上夾板的寬度比下夾板的寬度小，上、下夾板上均設(shè)有導(dǎo)氣管，上夾板的兩側(cè)開(kāi)有密集通氣孔，下夾板的上表面沿板料折彎處開(kāi)有兩排密集通氣孔，所述上、下夾板的導(dǎo)氣管通入惰性氣體到各通氣孔中對(duì)鈦合金板進(jìn)行保護(hù)，從而保證鈦合金板在激光折彎加工過(guò)程中不被氧化；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，使用專(zhuān)用夾具夾持鈦合金板，為板料彎曲提供足夠剛度，同時(shí)可以提供加工定位基準(zhǔn)，能夠消除激光成形的邊緣效應(yīng)，防止材料氧化，產(chǎn)品的成形尺寸精度高。
【IPC分類(lèi)】B21D43/00, B21D5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204912373
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520589044
【發(fā)明人】劉順洪, 易鎮(zhèn), 權(quán)利, 陳勝元, 汪能
【申請(qǐng)人】湖北鴻路鋼結(jié)構(gòu)有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年8月3日