激光板料弯曲成形是国内外近年来提出的一种新的金属板材柔性成形方法,它不需模具、不需外力,仅仅通过优化激光加工工艺,精确控制热作用区内的温度分布,从而获得合理的热应力大小与分布,使板料最终实现无模成型。作为一种新的激光加工工艺及塑性成型方法,激光成形技术正显示出越来越诱人的前景,吸引了国内外众多学者从事这方面的研究。 本文在综合分析材料热物理性能和力学性能的基础上,建立了板料激光弯曲成形的三维热力耦合模型。利用有限元分析软件MSC.Marc对1Cr17Ni2不锈钢板的激光单次扫描弯曲过程进行了数值模拟,得到了形变场、温度场以及应力应变场模拟结果,并对其变形过程和变形机理进行了分析。模拟结果表明:当高能激光束沿板料表面扫描,在板厚方向会产生强烈的温度梯度,致使加热区材料的塑性应变沿板厚方向差别很大,从而导致板料的弯曲变形。 为揭示1Cr17Ni2板料弯曲变形规律,本文研究了激光工艺参数、板料几何尺寸对板料弯曲角度的影响规律。结果表明:当其他参数不变的情况下,弯曲角度随板厚、光斑直径、扫描速度的增加而减少,但随着功率、宽度的增大而增加。同时采用正交实验法进行定量的模拟,获得了关键参数对成形效果影响的主次顺序,并得到在特定参数范围内,激光弯曲1Cr17Ni2不锈钢板的最优工艺组合。