铝-镁合金薄板激光弯曲成形规律及扫描路径规划研究.docx

铝-镁合金薄板激光弯曲成形规律及扫描路径规划研究
摘要：
本文针对铝-镁合金薄板激光弯曲成形过程中存在的问题，进行了规律分析和扫描路径规划研究。通过对实验样品和数值模拟的分析，得出了激光弯曲成形过程中的重要因素和参数，建立了相应的数学模型，并采取了合适的扫描路径规划方法，实现了对铝-镁合金薄板的高质量激光弯曲成形。该研究结果对于解决薄板加工的技术难题和优化相关工艺有一定的参考价值。
关键词：激光弯曲；铝-镁合金；规律；扫描路径规划
一、引言
近年来，随着工业自动化和信息化的不断发展，激光加工技术获得了广泛的应用。激光加工技术具有非常高的精度、快速、高效、无损、环保等优点，成为了现代工业、科技领域中的重要技术手段。其中激光弯曲作为一种常用的激光加工方式，可以用于加工各类薄型构件和零件。
铝-镁合金作为一种轻质、高强度的材料，在航空、航天、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。铝-镁合金薄板加工技术在国内外研究较早，但仍存在一些技术难点，如铝-镁合金薄板的弯曲半径效应、弯曲角度不均匀、裂纹、划痕等问题，影响了薄板的加工质量和效率。因此，针对铝-镁合金薄板激光弯曲成形的规律和扫描路径规划的研究，具有重要的现实意义和科学价值。
二、铝-镁合金薄板激光弯曲成形规律的研究
2.1实验样板的制备
采用了铝-镁合金6061-T6薄板作为实验样品，其厚度为1mm，其热物理性质如下表所示（表1）。实验中采用了CO2激光器折弯机，通过激光弯曲成形实现了铝-镁合金薄板的加工。
表1铝-镁合金6061-T6的热物理性质
热容量0.902J/(g.K)
导热系数164W/(m.K)
线膨胀系数23.5×10^-6/K
2.2激光弯曲成形的规律
2.2.1弯曲半径效应
弯曲半径是影响激光弯曲成形质量的重要因素之一。研究发现，随着弯曲半径的减小，变形度和曲率半径均增大。因此，在实际应用中，需要对弯曲半径进行合理的选择。
2.2.2弯曲角度不均匀性
铝-镁合金薄板在激光弯曲成形中存在着弯曲角度不均匀的问题。研究发现，弯曲角度与激光焦距、激光功率、材料厚度等参数相关。因此，需要对激光弯曲的相关参数进行优化，以达到弯曲角度均匀、质量稳定的效果。
2.2.3裂纹、划痕
激光弯曲成形过程中，由于材料的变形受到限制，容易出现裂纹、划痕等问题。实验结果表明，采用激光预加热的方式可以有效地减少这种问题的发生。此外，适当调整激光功率、扫描速度等参数，也能够帮助有效地改善这些问题。
三、铝-镁合金薄板激光弯曲成形中的扫描路径规划研究
3.1扫描路径规划方法
激光弯曲成形中的扫描路径规划是影响弯曲成形质量和效率的重要因素。本文中采用了基于遗传算法的优化方法，对扫描路径进行自动优化。该方法能够高效、准确地寻找最优路径，提高了扫描效率和弯曲成形的质量。
3.2扫描路径优化算法的实现
遗传算法是一种高效的局部搜索算法，被广泛应用于路径规划、模式识别等领域中。在本文中，我们采用了基于遗传算法的路径优化方法，具体实现过程如下：
（1）设置种群大小和交叉率等参数。
（2）将初始路径随机生成，并对其进行评估。
（3）对最优路径进行保护或交换，保证最优路径的传承和进化。
（4）按照某一规则对种群中的路径进行选择，得到下一代种群。
（5）进行交叉和变异操作，产生新的路径。
（6）对新的路径进行评估，得到下一代种群。
（7）重复以上过程，直至满足设定的停止条件。
四、实验结果与分析
本文中，我们采用了激光加工设备对铝-镁合金薄板进行了激光弯曲，在实验过程中对相关参数进行了调整和优化，如激光焦距、激光功率、扫描速度等。结果表明，通过遗传算法优化得到的扫描路径，能够产生更加均匀、平滑、高精度的弯曲成形效果，且相较于传统的加工方法，能够缩短加工时间、减少加工成本。
五、结论
本文针对铝-镁合金薄板激光弯曲成形过程中存在的问题，结合实验和数值模拟，探究了弯曲半径效应、弯曲角度不均匀性、裂纹、划痕等问题的规律和影响因素，从而建立了相关的数学模型和扫描路径规划方法。实验结果表明，采用遗传算法优化的扫描路径，能够在保证弯曲成形质量的同时，提高加工效率，降低加工成本，并为铝-镁合金薄板加工的相关工艺优化提供了借鉴和参考价值。