多层复合金属板是一种新型的复合材料,因其诸多优势得到广泛应用。激光弯曲成形技术属于一种能量积累的柔性成形技术,其过程无需模具、无需接触、无需外力,非常适合小批量、多样化的产品成形。本文以铜镍复合薄板为研究对象,对多层复合金属薄板的激光弯曲成形进行研究,主要的研究内容及进展如下:(1)采用脉冲激光器对影响激光弯曲成形的主要因素进行了单因素实验研究,发现激光脉冲频率、脉冲宽度、峰值电压、扫描速度对弯曲角度的影响存在一个极大值,光斑直径和扫描路径(扫描直线距自由端的距离)对弯曲角度的影响同时存在极小极大值,而扫描次数对弯曲角度的影响则是递增且增量在减少。(2)通过对多层复合金属薄板在激光作用后弯折区的金相组织、界面特性、硬度研究,可以发现铜镍复合薄板的界面近似一条直线,靠近界面处出现了约2μm的中间层,经过激光多次扫描后晶粒出现了细化现象,同时靠近弯折区的组织出现了材料堆积现象。镍到铜的线扫描中出现了两种元素的相互扩散现象,并且激光作用加强了多层复合金属薄板的冶金结合。通过对铜镍复合薄板弯折区显微硬度的测试发现了弯折区的组织出现了加工硬化,越靠近弯曲方向显微硬度越大。(3)基于参数实验设计对影响铜-镍复合薄板激光弯曲成形的工艺参数进行筛选,筛选出对激光弯曲过程中的弯曲角度影响较大的5个工艺参数,分别为扫描速度、扫描次数、峰值电压、扫描路径(扫描直线距自由端距离)与光斑直径;采用中心复合实验设计进行实验规划,利用响应面建立了峰值电压、扫描速度、扫描次数、扫描路径、光斑直径与弯曲角度之间的数学模型,揭示了各工艺参数交互式影响规律。从实验中得出当峰值电压、扫描次数增加时,弯曲角度都逐渐增加;当扫描速度增加时,弯曲角度先平缓增加然后逐渐减小;随着光斑直径、扫描路径(扫描直线距自由端的距离)的增加,弯曲角度都是先减少后增加;扫描速度和扫描次数对弯曲角度的交互式影响最大。最后通过满意度函数对工艺参数进行了优化,获得了理想的参数组合。(4)以有限元分析软件为平台建立了铜镍复合薄板的三维热-结构模型,对多层复合金属薄板激光弯曲成形过程中的温度场、应力应变场与位移场进行了数值模拟,得到了温度场、应力应变场与位移场的分布规律,发现温度与应力应变的变化是一个周期震荡的过程,自由端的位移与时间成一个线性关系;通过实验变形角度的数据与模拟变形角度的数据的对比验证了有限元模型的可靠性。