铜-钢层合板激光反向弯曲实验与机理研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kyoukini
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铜-钢层合板是指由碳钢层和铜层组合成整体板材的新型复合材料,在电子、电器等领域可广泛地代替纯铜,节省大量的铜金属资源。激光弯曲成形是利用高能激光束扫描板材,使板材产生弯曲变形的柔性成形技术,适合产品研发、单件小批量生产等。电子器件中的结构件(如闸刀开关刀夹座)等结构复杂,在研发阶段适合通过激光弯曲来成形,仅利用激光正向弯曲会造成加工干涉,因此必须结合激光反向弯曲来成形。本文以铜-钢层合板(T2/SPCC/T2)为对象,通过实验和有限元模拟,研究铜-钢层合板激光反向弯曲成形规律,弯折区材料性能以及成形机理,主要工作内容如下:(1)铜-钢层合板激光反向弯曲成形规律实验。根据单因素实验,反向弯曲角度随功率P及扫描次数N的增大而增大,随扫描速度v的增大而减小,21mm≤Z≤23mm时,反向弯曲角度随离焦量的增大而增大,23mm<Z≤29mm时,反向弯曲角度随离焦量的增大而减小。通过正交实验,得到扫描次数N是影响反向弯曲角度大小的最主要因素。(2)铜-钢层合板激光弯折区材料性能研究。观察弯折区的显微组织,反向弯曲后,晶粒由原来细长型的晶粒变成等轴晶粒,且晶粒发生长大。通过硬度检测试验,紫铜层及碳钢层硬度分别下降28.31%、10.26%。通过拉伸试验,反向弯曲后,弯折区强度降低约19.89%~32.93%,塑性提高约12.34%~20.85%,材料性能仍满足行业标准要求。提出闸刀开关刀夹座激光弯曲成形的方法,成形了刀夹座样件。(3)铜-钢层合板激光反向弯曲数值模拟。基于ABAQUS有限元分析平台,建立了铜-钢层合板激光反向弯曲有限元模型。考虑预弯曲的板材结构形式,通过两次热-结构耦合来模拟铜-钢层合板激光反向弯曲成形,并对温度场、应力应变场、位移场等进行分析。采用热电偶及激光位移传感器进行了有限元模型验证实验,模拟结果与实验结果趋势吻合,最大相对误差为5.2%。(4)铜-钢层合板激光反向弯曲机理分析。在激光输入能量、傅里叶数、温度场、应力场四个方面,总结铜-钢层合板激光反向弯曲机理工艺参数特征,预弯曲时,厚度方向温度梯度可达774.63 K,而反弯曲时,厚度方向温度梯度仅约120 K,因此,铜-钢层合板激光反向弯曲成形的成形机理可以认为是屈曲机理,基于屈曲机理的工艺参数,扫描预弯曲的铜-钢层合板便会产生反向弯曲。本文通过实验及数值模拟的方法研究了铜-钢层合板激光反向弯曲成形,探究了激光反向弯曲成形规律、弯折区材料特性,明确了激光反向弯曲成形机理,对指导激光反向弯曲实验,复杂构件的激光弯曲成形提供了理论和实验基础。
其他文献
大型矿用机械正铲式电铲是露天矿山采装系统中将“挖掘”与“装载”功能合并于一体的核心设备,该设备的综合挖掘效率将极大程度影响整个矿山的开采效率。目前,矿用特大型电铲的大部分挖掘工作仍然是由人工操作完成,环境恶劣、性能瓶颈等问题已然成为制约矿山高效开采的重要影响因素。为了解决上述制约矿山挖掘效率的各项问题,且满足露天矿场“高效率、低耗能”开采的迫切需求,须对现有矿用特大型电铲的挖掘作业环节进行智能化研
学位
当前我国人口老龄化的日益加剧导致脑卒中偏瘫患者的数量急剧增加,随着生活水平的提高,患者对于康复的需求也在不断增加。而我国康复治疗师数量严重不足且市面上康复装置大多价格昂贵。基于此背景,本文以脑卒中康复医学原理为基础,通过分析人体上肢的结构特点并结合国内外研究现状和医生的临床经验,设计了一款用于脑卒中偏瘫患者上肢康复的多自由度神经康复机器人。该上肢康复机器人能够协助脑卒中患者进行三维范围的康复训练,
学位
随着科技的高速发展,纳米技术已经成为科技领域中不可或缺的一环。其中纳米测量更是纳米材料、纳米加工、纳米装配等纳米技术的基础。激光干涉仪由于具有非接触、高接触、可溯源等优点,已被广泛应用于纳米测量领域当中。其中市场上所售的商用激光干涉仪大多使用频率高稳定性的氦氖激光器作为干涉光源,但是其体积较大、不易集成且价格昂贵。小型半导体激光干涉仪由于具有体积小、价格低等优点常被集成至纳米定位装置中用作位移反馈
学位
压电喷墨(PIJ)打印技术是一种低成本的直接沉积技术,以其打印寿命高、兼容性强、对墨滴的控制力强、墨滴形状更加规则、可实现高精度打印等优势在喷墨打印市场脱颖而出。目前在材料喷涂、电子工业、生物制药、光学、3D打印、微器件等方面都有应用。但中国还没有自主知识产权的PIJ打印技术,面对PIJ打印技术的广泛应用前景,亟需自主知识产权的PIJ打印技术。本文设计并制造了一种压电喷墨微致动器,主要研究内容及方
学位
燃料贮箱作为重型运载火箭的主要承力结构,对制造质量和可靠性有着极高的要求,贮箱材料为2219铝合金,具有低温力学性能好、断裂韧度高的优点。目前,火箭贮箱的装配工艺以搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)技术为主,相比于传统熔焊技术,FSW接头区域残余应力低,焊接强度高且不易发生焊接变形和热裂纹等缺陷。FSW过程的温度分布和变化直接影响接头的材料流动和成形过程,进而导致不同
学位
近年来,随着MEMS技术的发展,PZT(锆钛酸铅)薄膜与MEMS技术相结合,PZT薄膜得到广泛的应用。本文通过溶胶凝胶法制备了质量良好的PZT薄膜,研究了La掺杂改性对不同梯度PZT薄膜的影响,研究了不同缓冲层对无梯度PZT薄膜性能的影响,探究底电极和PZT薄膜腐蚀工艺,并将无梯度PZT薄膜应用在微执行器中,表征其振动性能,将其应用到压电喷墨打印头中,成功喷射出墨滴,研究内容包括以下几个方面:(1
学位
大型航天器舱体是实现空间技术研究、深空探测等任务的高端装备,其制造与加工聚焦了当今工业界最为前沿的理论与技术。近年来智能移动机器人加工系统凭借其智能化、高效性、灵活性、经济性等特点,在大型构件的加工领域极具潜力。然而,舱体表面受关联约束的待加工局部特征数量繁多且分布无规律,多类特征间尺寸各异,形态各异,姿态各异,舱体表面更是有严苛的洁净度要求,测量定位困难。面对如此复杂的测量环境,基于合作靶标的测
学位
在航空航天、生物医疗、汽车制造等领域,磨粒流加工技术因其良好的加工可达性以及优异的抛光效果被广泛应用。但由于影响磨粒流加工表面质量的因素较多,过程也十分复杂,长期以来,磨粒流加工工艺参数的确定只有少量的经验数据,针对各种不同的加工要求,尚无可依据的系统性数据参考。到目前为止,没有建立起系统性地对磨粒流加工过程的定量分析。为了提高磨粒流加工的表面质量,必须对磨粒流加工工艺参数对加工效果的影响进行定量
学位
智能窗作为一种可动态调整光学透过率的薄膜涂层而被广泛应用于节能领域,能够调节热辐射冷却,保持冬暖夏凉。二氧化钒(VO2)是一种相变金属氧化物,在热、电刺激下易发生相变。临界温度下,当温度升高时,VO2薄膜能够调谐阻挡近红外光透过;温度降低时,能够允许红外和可见光透过,这种相变特性与智能窗应用不谋而合。但VO2在智能窗领域的应用仍有缺陷,例如相变温度较高(本征68℃),可见光透过率较低,高质量薄膜制
学位
全球慢性病患者数量持续增长,严重危害人类健康,临床上对缓控释、靶向、副作用低、顺应性强的改良小分子微球制剂需求迫切。液滴微流控技术作为微尺度下流体精准操控的前沿技术,具备液滴生产速度快、均一性好、连续生产可控性高的优势。然而,基于微流控芯片的多相流体流动特性、液滴形成与发展规律尚未得到充分认识,液滴微流控芯片的结构优化设计主要依赖经验和实验修正。此外,微米级别的单通道芯片产量较低限制了其产业化应用
学位