[发明专利]一种基于同一激光器获得多种钣金成形效果的激光加工方法

说明书

本发明提供了一种基于同一激光器获得多种钣金成形效果的激光加工方法：需要对工件进行热成形加工时，控制系统控制电光晶体没有电压加载，激光器处于自由震荡模式，激光器输出毫秒激光束照射在工件上，同时使工件按照既定轨迹移动，实现工件热成形加工；需要对钣金进行冲击成形加工时，控制系统控制电光晶体有时序电压加载，激光器处于调Q模式，激光器输出纳秒激光束照射在工件上，同时使工件按照既定轨迹移动，实现工件冲击成形加工。本发明通过控制激光器中的电光晶体是否施加电压，控制激光器的工作模式，将激光热成形和激光冲击成形两种原理不同的加工方式完美地结合在同一台设备中，充分发挥了激光器的作用。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，尤其涉及一种基于同一激光器获得多种钣金成形效果的激光加工方法。

背景技术

金属板料的钣金成形或者整形广泛应用于各行各业，如汽车制造业、机床制造业、航空航天制造业等。

其中，激光钣金成形方法主要有基于力学效应的激光冲击成形和基于热效应的激光热成形。激光热成形是一种柔性无模局部热成形技术，它利用脉宽为毫秒量级的激光束对工件局部加热诱发不均匀热应力，当热应力超过材料相应温度下的屈服极限，则会使板材产生朝向激光源方向的凸面塑性变形，从而实现所需要的目标形状。激光冲击成形是利用纳秒激光诱导冲击波，冲击波向板材内部传播使板材发生塑性变形的成形方法，即高功率密度、短脉冲的激光束作用在板材表面的吸收层上，吸收层吸收激光能量迅速气化，气化后的蒸汽继续吸收激光能量形成等离子体并发生爆炸，形成冲击波，当冲击波的峰值压力大于板材的动态屈服强度时，板材发生顺着激光束方向的凹面塑性变形。实际上，在工程应用过程中，在制造或者维修过程中经常需要矫正曲率半径的整形加工，这就要求设备既具有凹面成形能力，又要有凸面成形能力。

现有激光成形装置存在如下不足：大多激光加工装置只能完成单一类型的激光加工，即激光加工装置只能用于激光冲击成形，或者只能用于激光热成形。例如现有技术公开了一种板材的成形方法和装置，利用了激光加热和激光冲击成形的原理来成形板材，该装置中实际也使用了两台激光器，一台用于激光加热板材，一台用于激光冲击成形，装置复杂，增加了设备成本，不利于推广应用。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于同一激光器获得多种钣金成形效果的激光加工方法，该方法基于一台激光器，能够根据需要选择对钣金进行激光热成形或激光冲击成形加工。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于同一激光器获得多种钣金成形效果的激光加工方法，获得多种钣金成形效果的激光装置包括控制系统和激光器，所述激光器包括沿光路依次设置的第一全反射镜、电光晶体、偏振片、激光工作介质和输出镜，所述电光晶体与所述控制系统连接，所述控制系统控制所述电光晶体是否有电压加载；

所述激光加工方法为：需要对工件进行热成形加工时，所述控制系统控制所述电光晶体没有电压加载，激光器处于自由振荡模式，所述激光器输出毫秒激光束照射在工件上，同时使工件按照既定轨迹移动，实现工件热成形加工；需要对钣金进行冲击成形加工时，所述控制系统控制所述电光晶体有时序电压加载，激光器处于调Q模式，所述激光器输出纳秒激光束照射在工件上，同时使工件按照既定轨迹移动，实现工件冲击成形加工。

优选的，当工件需要获得凸面时，所述控制系统控制所述电光晶体没有电压加载，激光器处于自由振荡模式，所述激光器输出毫秒激光照射在工件上，工件的表面迎着激光束方向上凸，获得凸面。

优选的，当工件需要获得凹面时，所述控制系统控制所述电光晶体有时序电压加载，激光器处于调Q模式，所述激光器输出纳秒激光照射在工件上，工件的表面顺着激光束方向下凹，获得凹面。

优选的，在工件获得凸面后，所述控制系统控制所述电光晶体有时序电压加载，激光器处于调Q模式，所述激光器输出纳秒激光照射在工件的凸面上，通过调节所述激光器的参数，在不影响热成形变形的基础上，调节工件表面的应力状态。