Studies of touchless bending of metal plates by use of circular laser beam are presented. Laser beam is modelled as a heat source of finite dimensions moving over the plate surface. The analytical approximation of Ashby and Easterling of the temperature field for the case of fast moving heat source is adopted. Continuous temperature distribution in the material yield zone is considered. A restraint rigidity coefficient is introduced into the analysis of thermal bending as a characteristic of the heated zone constraint degree in the material. Threshold beam power is determined analytically above which permanent deformation occurs. The bend angle solution is a function of processing and material parameters expressed by four dimesionless parameters, which can be treated as similarity numbers. Developed model allows finding out the optimal Fourier number for the process with respect to the maximum value of the bend angle. Experimental investigations carried out on a 6 kW CO2 laser confirm theoretical results.
PL
W pracy przedstawiono bezdotykowe gięcie metalowych płyt wiązką laserową o przekroju kołowym. Wiązka jest modelowana jako źródło ciepła o skończonych rozmiarach, poruszające się po powierzchni płyty. Do wyznaczania pola temperatury w materiale stosowano aproksymacje Ashby'ego i Easterlinga. Uwzględniono ciągły rozkład temperatury w strefie ograniczonej izotermą krytyczną. Do analizy procesu gięcia wprowadzono współczynnik sztywności utwierdzenia, wyrażający stopień zamocowania podgrzewanej strefy. Określono warunek na wartość progową mocy lasera, powyżej której występuje efekt gięcia. Otrzymane rozwiązanie na kąt gięcia jest funkcją czterech parametrów bezwymiarowych, które można przyjąć za liczby podobieństwa procesu gięcia laserowego. Model ten pozwala na wyznaczenie optymalnej liczny Fouriera, ze względu na maksimum kąta gięcia. Przeprowadzone badania eksperymentalne z użyciem lasera CO2 potwierdziły wyniki teoretyczne..
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper represents the study of the bending behavior of sheets made of titanium alloy (Ti-6Al-4V) by irradiating with the continuous waveform fiber laser with maximum power capacity of 400 W. For this research, the impacts of various input parameters i.e., as laser scanning speed, laser power, and diameter of laser beam, on bending of Ti6Al4V sheet were taken into consideration. The effects on the bending angle by various parameters were investigated. All the experiments were conducted on 1 mm thick Ti6Al4V sheet. Microscopic analysis was also performed to observe the microstructural changes in the bend region of titanium sheet with increase in energy density of laser system. Laser scanning speed, laser power, and spot diameter of laser beam showed a significant amount of contribution in bending of titanium alloy sheet. Bending angle was found to increase with increase in energy density up to threshold level while it was found to decrease with increase in spot diameter and spot diameter. Fiber laser power and laser scanning speed were the most influential input parameters in deciding the amount of bending angle using statistical tools like Principal component analysis (PCA) and ANOVA. On successful application of Response surface methodology (RSM), laser power of 50.573 W and scanning speed of 108.242 mm/min were found to be optimum values for significant bend angle.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.