[发明专利]一种校正结构板激光成形后整体扭曲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及板材加工领域，具体涉及一种校正结构板激光成形后整体扭曲的方法。

背景技术

板材成形技术在现代航空、航天、船舶、汽车等工业中应用非常广泛，板材件占有比例很大，因此需要对金属板材成形技术进行深入研究，掌握其成形机理并提高成形精度，以便更好的应用于实践；在这方面许多学者进行了相关的研究，取得了许多研究成果。激光板材成形技术是利用激光束照射金属板材表面，在金属板材厚度方向产生强烈的温度梯度，诱发不均匀热应力，进而在板材横截面处产生弯矩作用于板材，同时板材加热区域产生塑性变形，最终将板材弯曲成形的技术。

与传统的板材机械成形、时效成形等板材成形技术相比，激光板材成形技术无需模具、无需外力，因而生产周期短、柔性大，特别适合小批量零件的生产；由于不受模具限制，可成形各类异构件；激光板材成形技术属于热态积累成形，能够成形高硬度和脆性材料，像钛镍合金、陶瓷、铸铁等；借助形状测量仪和红外测温仪，可在数控加工机上进行全过程闭环控制，以提高成形精度；激光板材成形技术为非接触成形，变形时无外力作用，因而回弹较小，成形精度较高；在板材中有一种板材叫轻量化结构板，轻量化结构板是航空航天、汽车、轨道交通等领域较为常用的结构板材，这种板材主要由整块板坯加工而成的。鉴于这种结构元件的整体性，可以实现零件的等强度设计，提高结构效率和减轻结构重量。因此，轻量化结构板在航天器薄壁结构中具有广阔的应用前景，在现代飞机、运载火箭、空间飞行器等结构中，广泛采用这种结构。轻量化结构板的成形主要依赖于传统的机械成形、时效成形等，这种板材在传统的机械成形方式下加强筋容易断裂失效，加之成形后的回弹现象，成形效率较低，而时效成形周期较长、效率低，因此随着这种板材应用范围的日益增大，亟需一种快速成形技术以应对工业中的需求，而激光板材成形技术以其成形柔性大的特点，不失为一种很好的选择。

采用激光板材成形技术对轻量化结构板进行成形不同于普通平板的激光成形，需要综合考虑轻量化结构板的结构特点，由于这种板材复杂的结构，在轻量化结构板激光成形后容易出现板材整体扭曲变形的现象，造成板材无法继续成形，因此，针对轻量化结构板激光成形后的整体扭曲变形现象，急需提供一种校正方法，来校正在激光成形后出现整体扭曲变形现象的轻量化结构板，进而保证轻量化结构板的后续持续成形工艺。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种校正结构板激光成形后整体扭曲的方法，校正轻量化结构板材激光成形后整体扭曲现象的方法，具体实施步骤如下：

步骤1：将整体扭曲的轻量化结构板用夹具固定在工作台上，采用与轻量化结构板激光成形之前相同的固定方式；

步骤2：采用支撑装置支撑住整体扭曲变形的轻量化结构板扭曲端部的两端；并初步校正板材；

步骤3：测量校正后的轻量化结构板扫描线不同部位的变形量；

步骤4：根据测量结果对轻量化结构板的变形进行分类：(1)板材扫描线中部加强筋的弯曲变形量大于板材扫描线两端加强筋的弯曲变形量；(2)板材扫描线中部加强筋较板材扫描线两端加强筋的弯曲角度小；并根据分类情况，执行步骤5或步骤6；

步骤5：若采用支撑装置初步校正后，板材扫描线中部加强筋的弯曲变形量大于板材扫描线两端加强筋的弯曲变形量，属于步骤4中的分类(1)，则在板材相应扫描位置两端蒙皮部位采用校正式激光扫描使得板材扫描线不同位置加强筋的弯曲角度相同，并采取边测量边校正的策略，至板材端部与端部初始位置相比未发生相对扭转变形时停止校正；

步骤6：若采用支撑装置初步校正后，板材扫描线中部加强筋较板材扫描线两端加强筋的弯曲角度小，属于步骤4中的分类(2)，则在板材相应扫描位置中部蒙皮及中部加强筋部位采用校正式激光扫描，使得板材扫描线不同位置加强筋的弯曲角度相同，并采取边测量边校正的策略，至板材端部与端部初始位置相比未发生相对扭转变形时停止校正。

较佳的，步骤4中，测量校正后的轻量化结构板扫描线不同部位的变形量，测量方式可以采用三维扫描仪、激光位移计等设备进行。

较佳的，所述两端蒙皮的厚度大于所述中部加强筋两侧蒙皮的厚度。

较佳的，在进行步骤1之前，在整体扭曲的轻量化结构板表面涂覆石墨，以提高激光吸收率。

较佳的，步骤1将表面涂覆石墨的整体扭曲的轻量化结构板用夹具固定在工作台上，采用与轻量化结构板激光成形之前相同的固定方式，并保持涂覆石墨一侧向上。