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激光驱动飞片复杂轮廓多孔微冲裁实验及模拟
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:中国激光
  • 时间:2014
  • 页码:0403004-1-9
  • 分类:TN249[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013
  • 相关基金:国家自然科学基金(51175235)、江苏省自然科学基金(BK2012712)、江苏省高校自然科学研究面上项目(13KJB460003)
  • 相关项目:强脉冲激光驱动飞片加载金属箔板微成形基础研究
中文摘要:

激光驱动飞片微冲裁技术是在约束层模式下利用脉冲激光辐照飞片箔材诱导冲击波驱动高能飞片加载金属薄壁工件实现冲裁的微孔制造技术。实验中,使用INNOLASSpitLight2000Nd—YAG短脉冲激光器,20μm厚的铝制飞片;采用厚度为0.5trimAISI1095钢薄片制作微模具,模具硬度为58HRC,利用皮秒激光铣削技术在模具中心加工微模孔阵列,在厚度为20μm的铝箔板上一次性冲裁出三个外接圆直径为500μm的梅花状通孔。通,过KEYENCEVHX-1000C超景深三维显微系统进行观测,微冲孔具有良好的冲裁轮廓质量,工件上表面与冲裁断面有圆角带过渡,下表面轮廓处毛刺现象不明显。并以ANSYS/LS-DYNA为平台,使用有限网格单元法和流体动力学光滑粒子法对微冲裁过程进行了数值模拟,分别从断面形成、等效应力分布、等效塑性应变分布以及粒子位移变化等不同方面分析了激光驱动飞片多孔微冲裁工艺的基本特性。

英文摘要:

Laser-driven flyer micro-punching technology is a micro-holes manufacturing process. When an intense laser pulse irradiates onto the ablative layer, a flyer with high speed will impact the thin metal workpiece thus punching is completed. In this experiment, a short pulse Nd-YAG laser (INNOLAS Spitlight 2000) is employed, and AI foils with thickness of 20μm are employed as flayers. AISI 1095 high-carbon steel is used as material of die, whose hardness is 58 HRC. The sheet used to make punching die is 0.5 ram in thickness and the through die-openings array in the center position are fabricated by picosecond laser. Three plum-like micro holes with 500 μm in diameter are punched simultaneously on the 20μm thick AI foils. Under the KEYENCE VHX-1000C digital microscope, it can be found that the quality of sheared edges is good, there is an appropriate rollover zone between upper surface and punched fracture, burrs are also reduced a lot. In addition, simulations are conducted by ANSYS/LS-DYNA. The methods of finite element mesh (FEM) and smoothed particle hydrodynamics (SPH) are used. In the simulation, formation process of fracture, equivalent stress distribution, equivalent plastic strain distribution and evolution of displacement of specified particles are studied to analyze basic characteristics of laser-driven flyer micro-punching technology.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849