一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及板料激光彎曲成形技術領域，具體是一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具。
【背景技術】
[0002]板料成形通常指的是利用金屬板料在固態下通過模具的外力作用制成所需零件的一種加工方法。從力學角度上講，板料成形是一個幾何形狀、材料性質和邊界接觸條件等因素綜合影響的非線性過程，問題涉及材料在拉深和脹形的復雜應力狀態下材料的塑性流動、塑性強化和起皺、破裂的防止，以及回彈的預測等。激光折彎成形技術是一種新型的柔性無模成形方法，利用高能激光束掃描金屬板料使熱作用區內產生特定分布的溫度場，從而誘發不同的熱應力使板料產生塑性彎曲變形。該技術為非接觸式熱態積累成形，具有生產周期短、柔性大、精度高、無污染、無模具、無外力、無回彈等特性，對常溫下難以加工成形的材料有技術優勢。特別適合單件小批量生產或大型工件生產，可廣泛應用于航空航天、微電子、船舶和汽車制造等領域。
[0003]當激光彎曲板料較長時，由于板料各點加熱冷卻時間不一致，板料會隨熱源移動出現不同的彎曲，最終板料自由端變形量會出現不一致的現象，板料彎曲成形面呈兩端彎曲角較大，中間變形量較小的狀態，難以滿足產品精度要求，這就是板料加工中的“邊緣效應”。
[0004]鈦合金常溫下塑性差，彈性模量小，冷變形的回彈能力強，冷成形困難，同時鈦也是一種非常活潑的金屬，常溫下鈦表面附有一層致密穩定的氧化膜起保護作用，高溫下鈦會與許多氣體劇烈反應，與空氣和其他氣體的親和能力極強，是一種極易氧化的材料。空氣中的鈦在250°C開始吸收氫氣，400°C至500°C吸收氧氣，600°C吸收氮氣，且溫度越高，氣體吸收能力越強。鈦與鈦合金在吸收很少量氣體的情況下，硬度就會顯著增加，延性、韌性則會降低，所以鈦合金的熱成形必須在真空或惰性保護氣體環境下進行。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的就是為了解決鈦合金板在激光折彎加工時易氧化，產生的邊緣效應使產品成形尺寸精度不高等問題，提供一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具。
[0006]本實用新型的具體方案是:一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具，所述夾具包括上、下夾板，上、下夾板的兩端通過螺栓固定連接，上夾板的寬度比下夾板的寬度小，上、下夾板上均設有導氣管，上夾板的兩側開有密集通氣孔，下夾板的上表面沿板料折彎處開有兩排密集通氣孔，所述上、下夾板的導氣管通入惰性氣體到各通氣孔中對鈦合金板進行保護，從而保證鈦合金板在激光折彎加工過程中不被氧化。
[0007]本實用新型中所述夾具的制作材料為硬質鋁合金、不銹鋼或碳素結構鋼。
[0008]本實用新型的工作原理是:將待加工的鈦合金板置于上、下夾板之間進行夾持，開啟導氣管，使鈦合金板處于惰性氣體保護中，配合使用激光掃描器，根據待加工的板料尺寸選擇合適的激光掃描參數，采用矩形變向掃描路徑對板料進行掃描加工，先沿順時針方向掃描若干次，再沿逆時針方向掃描相同的次數，激光掃描完成后，在惰性氣體保護下冷卻至2000C以下，關閉惰性氣體，冷卻至室溫即可。
[0009]本實用新型結構簡單，操作方便，成本低，使用專用夾持裝置夾持板料，從而為板料彎曲提供足夠剛度，同時可以提供加工定位基準，能夠消除激光折彎加工的邊緣效應，防止材料氧化，廣品的成形尺寸精度尚。
【附圖說明】
[0010]圖1是實施例的結構示意圖；
[0011]圖2是本實用新型的下夾板俯視圖；
[0012]圖3是實施例激光折彎加工成形的產品結構示意圖；
[0013]圖中，Ia—導氣管，Ib—導氣管，2—激光頭，3—保護氣噴嘴導管，4一激光器，5—激光束，6—上夾板，7—下夾板，8—螺栓，9一通氣孔，10—鈦合金板。
【具體實施方式】
[0014]參見圖1-2，本實用新型具有上、下夾板6、7，上、下夾板6、7的兩端通過螺栓8固定連接，上夾板6的寬度比下夾板7的寬度小，上、下夾板6、7上均設有導氣管la、lb，上夾板6的兩側開有密集通氣孔9，下夾板7的上表面沿板料折彎處開有兩排密集通氣孔9，所述上、下夾板6、7的導氣管la、Ib通入惰性氣體到各通氣孔9中對鈦合金板10進行保護，從而保證鈦合金板10在激光折彎加工過程中不被氧化。本實用新型在使用時，配合使用激光掃描器，激光掃描器位于夾具的正上方，所述激光掃描器具有激光頭2，激光頭2發射激光束5，激光頭2上設有一根惰性氣體保護氣噴嘴導管3，保護氣噴嘴導管3底部開有密集通氣孔9，以便加工成形時對整個鈦合金板10進行氣體保護，保護氣噴嘴導管3的前端設有激光器4。
[0015]本實施例中所述夾具的制作材料為Q235號碳素結構鋼。
[0016]本實施例以657mmX 290mmX Imm的TC4鈦合金板加工成如圖3所示的“ Π ”形結構為例，采用德國IPG公司生產的YLR-4000型4KW的連續光纖激光器，波長為1070nm，光斑直徑為3mm，激光掃描速度為3m/min，激光功率為1100W，掃描間距為78.6 mm的工藝參數激光彎曲鈦合金板至“ Π ”形狀，“ Π ”形狀底邊外部尺寸要求為80 + 0.50mm，豎直邊高度為100mm，彎曲處曲率半徑3mm。將待加工的鈦合金板10置于上、下夾板6、7之間進行夾持，開啟導氣管la、lb，使鈦合金板10處于惰性氣體保護中，采用矩形變向掃描路徑對鈦合金板10進行掃描加工，選沿順時針方向掃描20次，再沿逆時針方向掃描20次，激光掃描完成后，在惰性氣體保護下冷卻至200°C以下，關閉惰性氣體，冷卻至室溫即可得到如圖3所示的“Π”形結構，本實施例加工后得到的“Π”形狀底邊外部尺寸為80.1mm，成形產品尺寸精度高，激光掃描處無氧化及裂紋。
【主權項】
1.一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具，其特征是:所述夾具具有上、下夾板，上、下夾板的兩端通過螺栓固定連接，上夾板的寬度比下夾板的寬度小，上、下夾板上均設有導氣管，上夾板的兩側開有密集通氣孔，下夾板的上表面沿板料折彎處開有兩排密集通氣孔，所述上、下夾板的導氣管通入惰性氣體到各通氣孔中對鈦合金板進行保護，從而保證鈦合金板在激光折彎加工過程中不被氧化。2.根據權利要求1所述的一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具，其特征是:所述夾具的制作材料為硬質鋁合金、不銹鋼或碳素結構鋼。
【專利摘要】本實用新型屬于板料激光加工成形技術領域，是一種用于鈦合金板激光折彎加工的夾具，所述夾具具有上、下夾板，上、下夾板的兩端通過螺栓固定連接，上夾板的寬度比下夾板的寬度小，上、下夾板上均設有導氣管，上夾板的兩側開有密集通氣孔，下夾板的上表面沿板料折彎處開有兩排密集通氣孔，所述上、下夾板的導氣管通入惰性氣體到各通氣孔中對鈦合金板進行保護，從而保證鈦合金板在激光折彎加工過程中不被氧化；本實用新型結構簡單，操作方便，成本低，使用專用夾具夾持鈦合金板，為板料彎曲提供足夠剛度，同時可以提供加工定位基準，能夠消除激光成形的邊緣效應，防止材料氧化，產品的成形尺寸精度高。
【IPC分類】B21D43/00, B21D5/00
【公開號】CN204912373
【申請號】CN201520589044
【發明人】劉順洪, 易鎮, 權利, 陳勝元, 汪能
【申請人】湖北鴻路鋼結構有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月3日