激光柔性冲击金属箔板微胀形研究

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1、分类号TN249密级公开UDC621.7编号10299S1403054硕士学位论文激光柔性冲击金属箔板微胀形研究ResearchonMicro-BulgingbyLaserFlexibleShockMetalFoils指导教师刘会霞教授作者姓名孙先庆申请学位级别硕士专业名称机械工程论文提交日期2017年5月论文答辩日期2017年6月学位授予单位和日期江苏大学2017年6月答辩委员会主席____________评阅人____________江苏大学2017年6月万方数据万方数据万方数据激光柔性冲击金属箔板微胀形研究ResearchonMicro-Bu

2、lgingbyLaserFlexibleShockMetalFoils专业名称：机械工程指导老师：刘会霞姓名：孙先庆江苏大学2017年6月万方数据江苏大学硕士学位论文摘要随着微型化和集成化趋势的日益突出，具有微特征零件的应用越来越广泛，推动了微成形技术的发展。其中，金属箔板微成形技术成为当前研究的热点。本文结合激光冲击微胀形技术和软模微胀形技术建立激光柔性冲击微胀形工艺。该工艺基于微胀形模具，利用激光冲击软模作为柔性冲头，实现单脉冲激光能量下金属箔板的微胀形成形。本文通过实验研究和数值模拟展开了激光柔性冲击金属箔板微胀形的性能研究，其主要研究内容和

3、成果如下：首先，对304不锈钢箔板进行激光柔性冲击微胀形实验，研究了不同激光能量和工件厚度对微胀形件的表面形貌、深度、厚度减薄率和截面硬度分布的影响。通过SEM对微胀形件的表面形貌进行观测，发现随着工件厚度的增加和激光能量的减小，其形貌从近似球面过渡到球面；底部缺陷随着工件厚度和激光能量的增加从微裂纹发展到微层裂。通过基恩士VHX-1000C超景深三维显微镜对微胀形件的深度和厚度进行测量，结果表明：随着工件厚度的减小和激光能量的增加，深度和厚度减薄率均增加。通过纳米压痕仪对微胀形件截面的硬度进行测试，发现不同胀形区域的硬度均有一定的提高。通过TEM

4、观测胀形区域的微观组织，发现经过激光柔性冲击后的材料内部出现晶粒细化现象。然后，进行了激光柔性冲击铜箔微胀形的尺寸效应实验，研究了晶粒尺寸和模具特征尺寸对材料变形行为的影响。通过基恩士VHX-1000C超景深三维显微镜对微胀形件的胀形深度进行检测，结果表明：胀形深度以及其变形不均匀性随着晶粒尺寸和模具特征尺寸的增加而增加。通过AxioCSM700真彩色共聚焦显微镜对微胀形件的表面质量进行观测，发现微胀形件的表面粗化程度随着晶粒尺寸的增大而增加；随着模具特征尺寸的增加，表面粗化程度先增加后减小。通过测量微胀形件的厚度发现：随着晶粒尺寸的增加，底部厚度

5、越小，且胀形件截面塑性变形不均匀性增加。随着模具特征尺寸增加，截面厚度变化明显，尤其从模具1变化到模具2；而从模具2变化到模具3，其厚度变化相似。最后，利用ANSYS/LS-DYNA和LS-PREPOST软件模拟分析了不同激光能量、不同厚度的304不锈钢箔板的激光柔性冲击微胀形成形，研究了激光柔性冲击加载下金属箔板的微胀形历程和不同参数对材料微塑性变形规律的影响。揭示I万方数据激光柔性冲击金属箔板微胀形研究了激光柔性冲击金属箔板微胀形成形两个阶段：弯曲阶段和胀形阶段。模拟分析了箔板微胀形的深度、厚度减薄率、工件的弹塑性响应速度和等效应力与等效塑性应

6、变分布，其中胀形深度和厚度减薄率的变化趋势与实验结果一致。关键词：激光柔性冲击，金属箔板，微胀形，尺寸效应，数值模拟II万方数据江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofminiaturizationandintegration,theapplicationofpartswithmicrofeaturesisbecomingwider,whichpromotesthedevelopmentofmicroformingtechnology.Amongthem,themicroformingofmetalfoilsis

7、becomingafocusofcurrentresearch.Inthisdissertation,thelaserflexibleshockmicro-bulging(LFSB)processofmetalfoilswasestablishedbycombininglasershockmicro-bulgingandflexibledieforming.Thisprocessusedlasershocksiliconerubberastheflexiblepunchtorealizethemicrobulgeformingofmetalfoil

8、sundersinglepulselaserenergybasedonthemicro-bulgingdie.Proper