薄壁管的激光弯曲成形方法

摘要

本发明公开了一种薄壁管的激光弯曲成形方法。该方法是将两束激光作用于薄壁管上，其中第一激光束用于薄壁管的加热，使薄壁管软化，并在管壁厚度方向产生热应力，使管产生弯曲变形；另一激光束在管材表面形成等离子体，并通过等离子体爆炸产生的冲击作用，将薄壁管进一步弯曲，并获得细化的晶粒组织。实现薄壁管激光弯曲成形方法的专用装置，由激光发生器系统、激光头系统、工作台系统、运动控制系统构成。通过这种方法，可以加工钢、铝、铜、钛等金属及合金管材，是一种高柔性的无模成形技术。

主权项

薄壁管的激光弯曲成形方法，步骤如下：(1)将连续激光或脉冲激光作为第一激光束照射在薄壁管的设定区，使该区管材受热产生热膨胀并使材料软化，导致压应力，产生压缩塑性变形，使管壁局部增厚，同时使管材产生背向激光束的微量弯曲变形，停止照射，材料冷却并产生体积收缩，产生拉应力，使管材又产生面向激光束的弯曲变形；(2)将功率密度大于薄壁管材料的阈值强度的脉冲激光作为第二激光束照射在第一激光束照射过的薄壁管的同一区域，在管材表面形成等离子体云，等离子体云进一步吸收激光能量而爆炸，产生面向管材的冲击力，该冲击力是沿管壁法线方向的，它作用在步骤(1)弯曲变形时管壁增厚的区域，使管材进一步产生面向激光束的弯曲变形；(3)第一激光束和第二激光束交替轮番照射薄壁管的同一区域，使激光加热和激光冲击都是在一个区域中进行的，直至得到要求的弯曲半径和弯曲角度；所述薄壁管壁厚小于0.5mm；所述的第二激光束是功率大于1GW、脉宽为1～50纳秒的脉冲激光，所述的第二激光束是CO2激光等长波长脉冲激光。