[发明专利]基于激光冲击波和振动技术的金属板材成形方法及装置

摘要

本发明公开一种基于激光冲击波和振动技术的金属板材成形方法及装置，属于机械零件快速制造技术领域。本发明采用单个脉冲激光在水下诱导冲击波对金属板材进行多次加载，利用单向阀的单向排气性控制板材成形过程中的回弹和振荡，并采用振动方法消弱金属板材在成形过程中的塑性变形的抗力，加速金属板材的塑性流动和成形，进一步减小回弹，从而使金属板材和模具型面精密地贴合，得到高精度的成形件。本发明所使用的设备简单，操作方便，诱导的冲击波压力高且可以多次利用，成形件的弹性回复小，塑性变形量大，成形的精度高。

主权项

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。