2.2板材激光成形的影响因素
 
  　  板料的激光成形是一种非常复杂的热力耦合过程，影响其成形的因素主要有：
 
    　一是板料的几何尺寸，尤其是板料的厚度影响非常显著。一般认为，当板材很薄时，随板厚的增加，板料对弯曲的阻力矩、板料上下表面的温度梯度及与此相应的弯曲力矩均有所增加。在一定范围内，弯曲力矩的增大占主导，随板厚的增加弯曲角度增大。但是随厚度的继续增加，阻力矩的增大成为主要因素，弯曲角随厚度的增加而减小。
 
   　 二是材料物理性质。热膨胀系数的增加有利于弯曲成形，而比热的增加则会减少弯曲角度。就材料力学参数而言，屈服强度、弹性模量、硬化指数的增加都会增加弯曲成形的难度。
 
   　 三是激光参数，主要是激光束功率，光斑直径，扫描速度和扫描次数。试验研究表明，在材料承受的最高温度范围内，增加激光束能量，板材弯曲角度增大，减小光斑直径可以增大板料表面单位面积上的吸收能量，降低扫描速度则可以增加板料与激光束间的能量交换时间，从而达到增大板材弯曲变形的目的。另外，由于一次扫描形成的弯曲角度很小，往往将激光束沿同一轨迹反复扫描，板材弯曲角度随扫描次数增加呈线性增加。
 
    2.3板材激光成形的研究方法
 
    　近年来，国内外学者着重在数值模拟和试验研究方面对板材激光弯曲技术展开研究，对激光弯曲技术的要点和存在的问题进行了分析。
 
    2.3.1数值模拟
 
   　 激光弯曲是一个温度场与形变场相互影响相互作用的过程，属于复杂的热力耦合问题。建立数学模型时，为了与实际情况相吻合，采用三维非线性热力耦合模型。由于材料的热物理性能（热导率、热膨胀系数、 比热、密度），力学性能参数（弹性模量、屈服极限）都与温度有关，分析中考虑了材料性能与温度的函数关系。在大多数模型中，都同时考虑了板材表面与周围环境存在的对流和辐射换热。另外，热载荷以热流密度的形式，通过用户子程序施加到相应单元表面，来描述动态热源。目前对激光弯曲成形的数值模拟比较成熟的有以下三种：一是有限元法。利用有限元法实现激光弯曲成形过程的数值模拟，既能够具体形象的表示出成形过程中温度、应力、位移等变化情况，从而揭示其成形机理及规律，又能通过数值模拟并结合一定的工艺实验优化成形工艺参数，为生产提供非常好的的工艺参数组合。并且，在确定工艺参数后，可以通过数值模拟预测工件形状，校验工艺参数的选择是否合理，节省研究中大量的人力和物力。二是人工神经网络算法。对于精度要求不特别高、或者是粗加工的激光弯曲成形，刘韧、王忠雷和季忠等提出了人工神经网络算法，其解算效率较有限元法大大提高，而且运算效率不像有限元程序那样与板料的几何尺寸有关 , 更适合于解算大板料的优化问题。三是遗传算法。将板料激光弯曲成形分为粗加工及精加工阶段，针对不同加工阶段提出了不同的优化目标，利用遗传优化算法，以动态显式有限元为成形角度解算器，对激光成形的工艺参数进行了优化设计，为激光多次扫描弯曲成形制定了快速、精确的成形工艺。
 
    2.3.2试验研究
 
   　 板材激光弯曲成形试验过程在常规激光加工机上即可完成。如图所示。对于复杂形状的工件，还需要冷却装置、监测装置、转台等附属装置。实验中板材一端被夹持在工作台上，通过移动工作台或激光头使激光束与板材产生相对位移，令激光束在板材表面进行扫描。一般在板材被照射表面涂石墨以提高材料对激光的吸收率，用热电耦测量板材表面温度，利用位移传感器测量弯曲角度。采用不同的激光加工工艺参数（包括激光束功率、激光束移动速度、光斑直径），分别对不同材料、不同几何形状的板材进行激光弯曲试验，得到该工艺成形过程中的变化规律。
 

 
    图表 2 板材激光弯曲示意图