1.一种异形翅片超声/激光复合多尺度一体化成形方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1、预处理待成形翅片,得到待加工翅片;
S2、装夹待加工翅片,在激光扫描翅片的过程中通过安装叉指换能器的夹具传导声表面波以制备功能型表面微织构;
S3、通过可翻转夹具对翅片进行激光弯曲成形;
S4、将成形后的多尺度异形翅片取出,对成形件进行线切割,去除装夹区域,并进行酒精清洗,去除涂覆的炭黑层,烘干,得到加工完的翅片并进行后续装配工作;
所述步骤S2的具体流程如下:开启超声波发生器和功率放大器,调整合适的超声功率,超声波发生器产生声场,并通过功率放大器将信号进行放大传给装载夹具上的叉指换能器,使叉指换能器所在的夹具面产生高频振动,形成稳定的超声表面波,超声表面波通过夹具传导至翅片;同步在计算机内设置激光织构化工艺参数,并进行面扫,激光作用过程中翅片扫描区域由于激光的热输入产生微熔池,熔池在声表面作用下产生规律振荡,激光作用结束后,由于温度骤降,振荡微熔池与空气接触换热,固化形成具有稳定规律的表面微织构;
所述步骤S3中,通过可翻转夹具进行激光弯曲成形的具体流程如下:
S31、根据异形翅片结构,经计算机设计正反面扫描轨迹;
S32、确定工艺参数,将加热线不同区域离散化,采用能量调控策略,实现精确成形。
2.如权利要求1所述的一种异形翅片超声/激光复合多尺度一体化成形方法,其特征在于,所述步骤S1中,预处理待成形翅片的具体流程如下:将待成形翅片进行预处理,并通过热处理工艺去除翅片本身的残余应力,将处理后的翅片通过砂纸打磨去除表面氧化物,并在翅片上下表面涂覆炭黑层,同时预设置好装夹区域,设计好扫描轨迹。
3.如权利要求1所述的一种异形翅片超声/激光复合多尺度一体化成形方法,其特征在于,所述步骤S1中,所选用的翅片材料厚度为亚毫米级304不锈钢的金属板,同时保证金属板的宽度应小于夹具宽度,并且长度应在翅片可弯曲的范围内,金属板板件加工区域的长宽比应保持在1 2内,以保证金属板可被弯曲;热处理温度为400~550℃,到温装炉,保温时~间为2~4h,随炉冷却;扫描轨迹预设为呈中心对称的双曲率样条曲线。
4.如权利要求1所述的一种异形翅片超声/激光复合多尺度一体化成形方法,其特征在于,所述步骤S2中,为控制翅片产生额外畸变,需控制激光热输入,采用的激光功率位于200~300W,激光直径为125~200μm,扫描速度位于1500~2000mm/s,单次扫描;超声功率比为
30~40%,超声频率为31.84kHz。
5.如权利要求1所述的一种异形翅片超声/激光复合多尺度一体化成形方法,其特征在于,所述步骤S3中,采用的激光功率位于150~250W,激光直径为125~200μm,扫描速度位于
70~150mm/s,扫描次数为10~100次,扫描过程中进行分段变速处理以减缓扫描线末端热积累现象,降低成形后的薄板的表面面畸变。
6.如权利要求5所述的一种异形翅片超声/激光复合多尺度一体化成形方法,其特征在于,扫描过程中将单道长度为S的扫描线等距八段并分别调整速度。
7.如权利要求1所述的一种异形翅片超声/激光复合多尺度一体化成形方法的装置,其特征在于,包括装载夹具(2)、振镜激光器(4)以及超声装置,所述振镜激光器通过振镜头(401)传输激光;所述超声装置包括超声波发生器(201)和功率放大器(202),所述装载夹具(2)具有用于夹持待成形翅片(1)的夹具,且所述夹具通过翻转机构实现自动翻转;所述夹具的其中一个端面上设置有叉指换能器(203);所述超声波发生器(201)通过功率放大器(202)与所述叉指换能器(203)连接;所述振镜激光器(4)位于所述待成形翅片(1)的上方,所述待成形翅片(1)的表面始终与工作台面平行且位于振镜激光器(4)的焦点处。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述翻转机构包括电机(204)、传动带(205)及控制器(206),所述电机(204)的驱动端与所述装载夹具(2)的固定端之间套设有所述传动带(205),用于传递电机(204)的旋转动力至装载夹具(2),所述控制器(206)通过电信号连接至所述电机(204),用于控制电机(204)的启停以及调节装载夹具(2)的转速;所述装载夹具(2)及电机(204)固定安装于工作台面。