ЛАЗЕРНЕ ФОРМОУТВОРЕННЯ ПРОСТОРОВИХ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ.

1. Аналіз переваг та недоліків ЛФ порівняно з класичними методами (обробка тиском)

2. Аналіз факторів, що впливають на процес ЛФ

3. Механізм ЛФ

4. Схеми ЛФ (однопроменева, двопроменева, з примусовою деформацією)

5. Теплова модель процесу ЛФ

6. Експериментальне дослідження процесу ЛФ. Явище постдеформації у вуглецевих сталях.

1. Аналіз переваг та недоліків ЛФ порівняно з класичними методами (обробка тиском)

Традиційно для надання листовим матеріалам просторової конфігурації використовується обробка тиском. Це, зокрема, обробка в згинальних та витяжних штампах. Зазначені технології цілком успішно справляються з формуванням деталей з невеликою кількістю згинів. Однак ці види обробки стикаються з цілим рядом проблем коли необхідно сформувати вироби складнішої конфігурації, або ж вироби виготовлені з пружних, крихких матеріалів. Також при обробці листів значної товщини необхідно використовувати надпотужне крупно габаритне обладнання, застосування якого пов’язане з суттєвими енергетичними та економічними затратами. Окрім того, існує явище зворотного ефекту, що погіршує точність обробки, можливе потоншення матеріалу в зоні обробки та не достатня стійкість до розгинання.

Задля уникнення згаданих проблем почали розвиватися способи тепло-деформаційного формоутворення (ТДФ) за допомогою локального лінійного нагрівання. В цих методах використовують різні джерела теплової енергії, зокрема – високочастотне індуктивне нагрівання, обробка зварювальною дугою, обробка факелом газового пальника та обробка лазерним променем. Ці способи формоутворення мають ряд переваг над класичними, з поміж іншого, їх використання призводить до локального потовщення в місці згинання (в класичних відбувається потоншення), що посилює конструкцію і дозволяє конструкторам використовувати листи меншої товщини. Окрім того слід також відзначити легку автоматизованість процесу. Однак, способи ТДФ також мають певні недоліки, пов’язані з визначенням величини теплової енергії та місцем її прикладання для отримання потрібної форми, а також певні проблеми з повторюваністю результатів.

Використання штампового інструменту для надання просторової форми листовим матеріалам використовується тривалий час і є класичним. Однак, його застосування пов’язане з цілим рядом проблем:

- Наявність зворотного пружного ефекту після зняття робочого навантаження, що призводить до зниження точності формування та ускладнює монтаж виробів.

- Викликає стоншення матеріалу в зоні обробки, що послаблює міцність виробу та зумовлює необхідність вибору конструктором листового матеріалу більшої товщини. Що, в свою чергу призводить збільшення енергетичних затрат на деформування, збільшення вартості матеріалу, підвищення загальної ваги конструкції.

- Не достатня стійкість сформованої деталі на зворотне розгинання, що негативно позначається на експлуатаційних характеристиках виробів.

- Обмеженість можливості формування малих поличок (<6мм), що обмежує номенклатуру виробів.

- Складність формування жорстких, пружних матеріалів. Вимагає додаткової термічної обробки.

- Складність формування листів значної товщини. Вимагає високо потужного високовартісного крупно габаритного обладнання