يك روش نوين و جامع براي شكلدهي به كمك ليزر سطوح استوانهاي با شعاع انحناي دلخواه

A novel and comprehensive method for laser forming of cylindrical surfaces with arbitrary radius of curvature

شكل دهي به كمك ليزر، يك فرآيند شكل دهي انعطافپذير ميباشد كه نياز به ابزار سخت يا نيروهاي خارجي ندارد. در اين مقاله، شكلدهي با ليزر سطوح استوانه اي با شعاع انحناي دلخواه به صورت تحليلي و تجربي مورد بررسي قرار ميگيرد. از آنجايي كه فرآيند شكلدهي با ليزر يك فرآيند شكلدهي بدون قالب ميباشد توليد يك شكل مطلوب از بلانك اوليه با اين فرآيند بسيار مشكل ميباشد. زيرا در فرآيند شكل دهي با ليزر، پارامترهاي متغيري شامل توان ليزر، قطر پرتوي ليزر، سرعت اسكن ليزر و ابعاد بلانك اوليه هستند كه مستقيماً بر شكل نهايي قطعه توليد شده اثر ميگذارند. همچنين علاوه بر پارامترهاي ذكر شده در بالا، در فرآيند شكلدهي يك سطح استوانه اي، يك پارامتر جديد يعني تعداد خطوط تابشدهي به پارامترهاي متغير اضافه ميشود. در نتيجه، پيچيدگي شكلدهي با ليزر يك سطح استوانه اي بيشتر از يك خمكاري با ليزر ساده خواهد بود. در اين مقاله يك روش تحليلي جهت شكل دهي با ليزر سطوح استوانه اي با شعاع انحناي دلخواه ارايه ميشود. در روش ارايه شده، با در نظر گرفتن محدوديت هاي دستگاه ليزر شامل توان ليزر، قطر پرتوي ليزر و سرعت حركت ليزر، تعداد خطوط تابش دهي و فاصله بين آن ها جهت توليد سطوح استوانه اي با شعاع انحناي دلخواه پيشنهاد ميشود. همچنين با استفاده از آزمايش هاي تجربي كارآيي و دقت روش ارايه شده مورد بررسي و تاييد قرار مي گيرد. نتايج تحليلي و تجربي نشان مي دهند كه با استفاده از روش تحليلي ارايه شده، سطوح استوانه اي با هر شعاع انحناي دلخواه مي توانند با دقت بسيار خوبي توليد مي شوند.

Laser forming is a flexible forming process that needs no hard tooling or external forces. In this paper, laser forming of cylindrical surfaces with arbitrary radius of curvature is investigated analytically and experimentally. As the laser forming process is a die-less forming process, production of a desired shape from initial blank is very difficult with this process. Because in the laser forming process, there are some variable parameters such as laser power, laser beam diameter, laser scanning speed and dimensions of initial blank that directly affect the final shape of the produced part. Also, in addition to the above mentioned parameters, in the laser forming process of a cylindrical surface, a new parameter says the number of irradiating lines is added to variable parameters. Therefore complexity of laser forming of a cylindrical surface will be more than a simple laser bending. In this paper, an analytical method for laser forming of cylindrical surfaces with arbitrary radius of curvature is proposed. In the proposed method, with the aim of technical determining limitations of laser machine such as laser power, laser beam diameter and laser scanning speed, the number of irradiating lines and the distance between neighboring lines are proposed for production of cylindrical surfaces with arbitrary radius of curvature. Also, using experimental tests the performance and accuracy of the proposed method are investigated and verified. Analytical and experimental results show that with the proposed analytical method, cylindrical surfaces with any arbitrary radius of curvature can be produced with very good accuracy.