CN104959461A - 激光辅助加热工具 - Google Patents
激光辅助加热工具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104959461A CN104959461A CN201510270678.6A CN201510270678A CN104959461A CN 104959461 A CN104959461 A CN 104959461A CN 201510270678 A CN201510270678 A CN 201510270678A CN 104959461 A CN104959461 A CN 104959461A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- heating
- heating head
- metal plate
- progressive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
一种激光辅助加热工具，包括顺序相连的夹持柄、激光准直镜和激光加热头，夹持柄用于夹持在渐进成形机的主轴上，激光准直镜通过激光输入光纤与激光发生器相连，从激光准直镜出来的激光通过激光加热头对难变形金属板料进行辅助加热。本发明适用于难变形金属板料三维零件的热辅助渐进成形，可提高其成形性。采用本发明的工具，仅需三轴渐进成形设备即可实现激光辅助加热渐进成形这一过程，无需其它运动机构或光学机构对激光光束的发射方向与光斑位置进行调整。此外，加热区被工具及保护性气体所覆盖，可减少成形过程板料表面的氧化现象。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术，尤其涉及一种激光辅助加热工具。
背景技术
激光辅助渐进热成形是室温下难变形金属板料的柔性加工方法，可用于镁合金和钛合金等难变形材料的复杂钣金件的柔性成形。J.R.Duflou等人在文献“LaserAssisted Incremental Forming:Formability and Accuracy Improvement(Annals of theCIRP Vol.56/1/2007:273-276)”提出了一种利用安装机器人端部的工具头在垂直固定的板料一侧渐进成形、激光束在板料另一侧实施同步激光加热的方法，用于难变形板材的成形，板料两侧的两套数控装置的动态同步不容易精确保证，而且装备的成本高。Linda Mosecker等人在文献“Deformation mechanisms of Ti6Al4V sheetmaterial during the incremental sheet forming with laser heating(Key EngineeringMaterials,2013,Vol549:372-380)”采用了一套独立的激光加热头同侧局部加热板料、工具头随后实施渐进成形的方法，也存在加热轨迹和成形加载轨迹分别独立控制而不容易同步的问题。
上述两种激光辅助加热的渐进成形方法，激光束都需由额外的机械装置实现数控驱动，设备成本高，加热区域与局部变形区的动态同步性无法精确保证。而且板料上的被加热区暴露于空气中，易造成表面氧化，影响了材料的成形性和成形件的表面质量。
发明内容
本发明的目的，就是为了提供一种新型的激光辅助加热工具，以简化激光辅助渐进成形中机构的复杂性，解决加热区域与成形区域可能存在的动态不同步问题和板料的氧化等缺陷，从而提高板料的可成形性和成形件的表面质量。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种激光辅助加热工具，用于夹持在渐进成形机的主轴上辅助难变形金属板料的渐进热成形，包括顺序相连的夹持柄、激光准直镜和激光加热头，夹持柄用于夹持在渐进成形机的主轴上，激光准直镜通过激光输入光纤与激光发生器相连，从激光准直镜出来的激光通过激光加热头对难变形金属板料进行辅助加热。
所述激光加热头为具有直细内孔的管状结构件，上端的一侧设有惰性气体入口，下端的周围设有多个惰性气体出口，各惰性气体出口呈伞状斜向下方贯通。
所述激光加热头的下端具有球面形加热头结构。
还包括热电偶，该热电偶设置在激光加热头的下端内部，可实现对激光加热头下端部温度的实时检测。
本发明适用于难变形金属板料三维零件的热辅助渐进成形，可提高其成形性。利用本工具可降低激光辅助加热渐进成形机构设计的复杂性，克服加热区域和成形区域因由两套数控系统独立控制而导致的可能不同步问题，缓解了板料渐进热成形过程中出现的工具过热，减少被加热板料的表面氧化。通过本发明，仅需三轴渐进成形设备即可实现激光辅助加热渐进成形这一过程，无需其它运动机构或光学机构对激光光束的发射方向与光斑位置进行调整。此外，加热区被工具及保护性气体所覆盖，可减少成形过程板料表面的氧化现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的激光辅助加热工具，用于夹持在渐进成形机的主轴上辅助难变形金属板料的渐进热成形，包括顺序相连的夹持柄1、激光准直镜2和激光加热头3，夹持柄用于夹持在渐进成形机的主轴上，激光准直镜通过激光输入光纤4与激光发生器相连，从激光准直镜出来的激光5通过激光加热头对难变形金属板料6进行辅助加热。
本发明中的激光加热头3为具有直细内孔的管状结构件，上端的一侧设有惰性气体入口31，下端的周围设有多个惰性气体出口32，各惰性气体出口呈伞状斜向下方贯通。激光加热头的下端具有球面形加热头结构33。
还包括热电偶7，该热电偶设置在激光加热头的下端内部，可实现对激光加热头下端部温度的实时检测。
本发明的工作过程原理如下：将激光辅助加热工具的夹持柄1夹持于渐进成形机的主轴上。针对难变形材料，接通激光后，激光通过激光准直镜2变成平行的激光光束5，通过激光加热头3照射于板料6表面，并形成板料高温区8，实现板料在高温区的局部软化。此外，惰性气体通过惰性气体入口31进入激光加热头3内部，在通过的过程中带走大部分激光加热头3的热量，可降低激光加热头3的温度。最终，惰性气体从下端的惰性气体出口32喷出，斜射于板料6表面，从而实现对板料表面氧化的抑制并降低板料未变形区域的表面温度。此外，通过置于激光加热头3下端的热电偶，实现激光加热头3下端部温度的测量，以监控激光加热头3的工作状态。
Claims (4)
1.一种激光辅助加热工具，用于夹持在渐进成形机的主轴上辅助难变形金属板料的渐进热成形，其特征在于：包括顺序相连的夹持柄、激光准直镜和激光加热头，夹持柄用于夹持在渐进成形机的主轴上，激光准直镜通过激光输入光纤与激光发生器相连，从激光准直镜出来的激光通过激光加热头对难变形金属板料进行辅助加热。
2.如权利要求1所述的激光辅助加热工具，其特征在于：所述激光加热头为具有直细内孔的管状结构件，上端的一侧设有惰性气体入口，下端的周围设有多个惰性气体出口，各惰性气体出口呈伞状斜向下方贯通。
3.如权利要求1所述的激光辅助加热工具，其特征在于：所述激光加热头的下端具有球面形加热头结构。
4.如权利要求1所述的激光辅助加热工具，其特征在于：还包括热电偶，该热电偶设置在激光加热头的下端内部，可实现对激光加热头下端部温度的实时检测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510270678.6A CN104959461B (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 激光辅助加热工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510270678.6A CN104959461B (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 激光辅助加热工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104959461A true CN104959461A (zh) | 2015-10-07 |
| CN104959461B CN104959461B (zh) | 2017-07-28 |
Family
ID=54213640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510270678.6A Active CN104959461B (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 激光辅助加热工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104959461B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105710204A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-06-29 | 北京航空航天大学 | 一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具 |
| CN107433301A (zh) * | 2016-05-27 | 2017-12-05 | 香港生产力促进局 | 激光辅助冲压高强度及轻量化零部件的方法及装置 |
| CN107737929A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-27 | 南京航空航天大学 | 一种基于3d打印与渐进成形技术的变壁厚钣金零件加工方法与装置 |
| CN107962097A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-27 | 江苏理工学院 | 一种基于激光的热辅助渐进成形加工工具 |
| CN108380737A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-10 | 西安科技大学 | 一种动态点加热渐进成形装置及成形方法 |
| CN111230153A (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-05 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 复合式加工主轴装置 |
| CN116178049A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-05-30 | 兴核科学研究(福建)有限责任公司 | 一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法及其装置 |
| CN108380737B (zh) * | 2018-03-08 | 2024-04-30 | 西安科技大学 | 一种动态点加热渐进成形装置及成形方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004030843A1 (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-15 | Twincam Oy | Method and apparatus for forming three-dimensional shapes in a sheet metal |
| CN101332478A (zh) * | 2007-06-28 | 2008-12-31 | 上海船舶工艺研究所 | 一种数控板材热应力曲面成形机 |
| CN201573009U (zh) * | 2009-11-24 | 2010-09-08 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种激光加工头 |
| US20100257909A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | The Boeing Company | Method and Apparatus for Reducing Force Needed to Form a Shape from a Sheet Metal |
| CN101947597A (zh) * | 2010-07-26 | 2011-01-19 | 浙江工业大学 | 渐进式无模成形方法 |
| CN102527830A (zh) * | 2012-02-09 | 2012-07-04 | 上海交通大学 | 板材电致塑性渐进成形装置及其成形方法 |
| CN103192519A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-07-10 | 上海交通大学 | 一种碳纤维编织复合板热成形装置及方法 |
| CN103949779A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 深圳晶蓝地光电科技有限公司 | 一种高效率的蓝宝石片切割工艺 |
-
2015
- 2015-05-25 CN CN201510270678.6A patent/CN104959461B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004030843A1 (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-15 | Twincam Oy | Method and apparatus for forming three-dimensional shapes in a sheet metal |
| CN101332478A (zh) * | 2007-06-28 | 2008-12-31 | 上海船舶工艺研究所 | 一种数控板材热应力曲面成形机 |
| US20100257909A1 (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | The Boeing Company | Method and Apparatus for Reducing Force Needed to Form a Shape from a Sheet Metal |
| CN201573009U (zh) * | 2009-11-24 | 2010-09-08 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种激光加工头 |
| CN101947597A (zh) * | 2010-07-26 | 2011-01-19 | 浙江工业大学 | 渐进式无模成形方法 |
| CN102527830A (zh) * | 2012-02-09 | 2012-07-04 | 上海交通大学 | 板材电致塑性渐进成形装置及其成形方法 |
| CN103192519A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-07-10 | 上海交通大学 | 一种碳纤维编织复合板热成形装置及方法 |
| CN103949779A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 深圳晶蓝地光电科技有限公司 | 一种高效率的蓝宝石片切割工艺 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105710204A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-06-29 | 北京航空航天大学 | 一种用于渐进成形的带温度测量功能的成形工具 |
| CN107433301A (zh) * | 2016-05-27 | 2017-12-05 | 香港生产力促进局 | 激光辅助冲压高强度及轻量化零部件的方法及装置 |
| CN107737929A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-27 | 南京航空航天大学 | 一种基于3d打印与渐进成形技术的变壁厚钣金零件加工方法与装置 |
| CN107962097A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-04-27 | 江苏理工学院 | 一种基于激光的热辅助渐进成形加工工具 |
| CN108380737A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-10 | 西安科技大学 | 一种动态点加热渐进成形装置及成形方法 |
| CN108380737B (zh) * | 2018-03-08 | 2024-04-30 | 西安科技大学 | 一种动态点加热渐进成形装置及成形方法 |
| CN111230153A (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-05 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 复合式加工主轴装置 |
| US11370062B2 (en) | 2018-11-29 | 2022-06-28 | Metal Industries Research & Development Centre | Multifunctional shaft apparatus |
| CN116178049A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-05-30 | 兴核科学研究(福建)有限责任公司 | 一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法及其装置 |
| CN116178049B (zh) * | 2022-12-29 | 2023-08-15 | 兴核科学研究(福建)有限责任公司 | 一种氮化硅陶瓷激光辅助加工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104959461B (zh) | 2017-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104959461A (zh) | 激光辅助加热工具 | |
| CN110121396B (zh) | 激光加工层压工件堆叠体的方法 | |
| US20180290234A1 (en) | Composite printing device featuring multi-spindle high-energy-particle-beam deposition welding and milling | |
| JP2004136675A (ja) | 合成樹脂より成る物品を３次元形態に接合する方法および装置 | |
| US20080245776A1 (en) | Laser beam welding method and apparatus | |
| CN105033462A (zh) | 一种热辅助激光喷丸成形方法与装置 | |
| US20160368084A1 (en) | Working apparatus | |
| US7449659B2 (en) | Laser processing machine | |
| JP2013139039A (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP6038889B2 (ja) | レーザベースのマーキングの方法及び装置 | |
| US20160207144A1 (en) | Laser processing apparatus | |
| KR20150118312A (ko) | 레이저 절단 및 가공장치와 그 방법 | |
| KR101366961B1 (ko) | 레이저 예열 가공장치 | |
| CN204430556U (zh) | 一种多光束复合激光冲击微造型加工装置 | |
| JPS6363596A (ja) | 高エネルギ−ビ−ム加工装置 | |
| CN104928675A (zh) | 一步式激光重熔涡轮叶片热障涂层的专用装置 | |
| US20160221120A1 (en) | Laser processing apparatus | |
| CA3043958C (en) | Laser pressure welding | |
| JP2007216300A (ja) | レーザ加工装置、レーザ加工方法、ワーク冷却装置およびワーク冷却方法 | |
| RU2601362C2 (ru) | Способ изготовления деталей из слюды методом лазерной резки | |
| JP6523059B2 (ja) | レーザ加工ヘッド | |
| CN105014239B (zh) | 一种激光辅助等离子体加工装置 | |
| TW202106427A (zh) | 使用雷射來切割玻璃-金屬層合板的方法 | |
| JP2007038352A (ja) | プレス成形品の製造方法および製造装置 | |
| JPS58218388A (ja) | レ−ザを用いた歪矯正方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |