مطالعه و مدل سازي پارامترهاي موثر در شكل دهي ورق هاي فولادي و ضدزنگ با استفاده از پرتوي ليزر

Study of the Effective Parameters in Laser Forming of Steel Sheets

شكل دهي ورق هاي فلزي با استفاده از پرتوي ليزر از روش هاي نوين خمكاري ورق ها مي باشد. انعطاف پذيري و سرعت عمل در اين فرآيند شكل دهي از يك سو و امكان كنترل فرآيند از سوي ديگر سبب گرديده تا اين روش در دهه اخير مورد توجه محققين قرار گيرد. به دست آوردن پارامترهاي موثر و بهينه جهت رسيدن به بيشترين زاويه خمش و بدون ايجاد ذوب سطحي، از جمله نكات اساسي در اين زمينه مي باشد. در اين مقاله با استفاده از ليزر Nd: YAG پيوسته به شكل دهي قطعه كارهاي فولادي در توان، سرعت و قطرهاي مختلف پرتوي ليزر پرداخته شده است. نتايج اين آزمايشات نشان داد كه در توان هاي بالاتر و قطر پرتوي كوچكتر، منحني زاويه خمش- سرعت به سمت راست ميل خواهد كرد. همچنين مشخص گرديد كه در قطرهاي كمتر پرتوي ليزر، تغييرات زاويه خمش نسبتاً خطي و در مقادير بالاتر غير خطي مي باشد. در ادامه به مطالعه عددي اين فرآيند تحت شرايط مختلف پرداخته شد. نتايج حاصل از اين بخش نيز نشان داد كه با كاهش قطر پرتو، سرعت عبور و ضخامت قطعه كار و با افزايش توان، زاويه خمش افزايش خواهد يافت. در انتها با مقايسه مقادير عددي و تجربي، اعتبارسنجي تحليل اجزاء محدود فرآيند انجام پذيرفت و صحت نتايج مشخص گرديد.

Laser forming is a modern and non-contact method for sheet metal bending. Flexibility and rapidness of this forming procedure on one hand and controllability of that on the other hand make this method as one of the most popular manufacturing method. Determination of the effective and optimize parameters for achieving the highest bending angle with no surface melt is one the most important parts of the laser forming process. In this paper, steel sheets have been laser formed in different powers, velocities and beam diameters by a continuous Nd: YAG laser. The results depicted that in the higher powers and smaller beam diameters, the "bending angle- velocity" curve has been shifted to right- side. Furthermore, it has been shown that in smaller beam diameter the trend of bending is reasonably linear and in the higher amounts it is relatively non-linear. In the following, numerical study of laser forming has been done. The results has showed that by increasing of power and decreasing of velocity, beam diameter and work piece thickness the amount of bending angle has been increased. Finally, comparison between numerical and experimental results has showed that they are in a good agreement.