硬盘磁头弹性臂激光弯曲成形的数值模拟

• 作 者: 苟国华
• 机 构: 华南理工大学
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 硬盘磁头 硬盘磁头激光成形 激光成形数值模拟 数值模拟

硬盘磁头弹性臂静态姿态测量和调校是硬盘生产过程中的关键工序,其静态姿态指的是弹性臂舌片分别在互相垂直的两个方向即纵向和横向的偏转角度。目前国际上已经开始研究采用激光成形技术进行弹性臂的静态姿态调校,在硬盘磁头生产行业内已经进入实用化阶段。
本文首先介绍了激光成形技术。激光成形技术是一种利用高能激光束扫描待加工工件表面,在热作用区产生强烈的温度梯度,导致非均匀分布的热应力,使工件发生塑性变形的工艺方法。与传统的成形方法相比,该工艺具有不需外力和模具、生产柔性大、加工成本低、成形精度高、并能进行硬脆材料变形等优点,因此受到国内外学者和工程界的广泛关注。在此基础上,分析了硬盘磁头弹性臂用材的热物理性能和力学性能,建立了硬盘磁头弹性臂校正过程的三维热力耦合模型。
接下来,本文介绍了一种硬盘磁头弹性臂静态姿态调整机,对该设备的构成和工作原理进行了详细阐述。然后利用大型有限元分析软件ANSYS对0Cr19Ni9硬盘磁头弹性臂的激光调校过程进行了数值模拟,得到了形变场、温度场、应力场和应变场的模拟结果,并对其变形过程和变形机理进行了分析。模拟结果表明,当高能激光束沿弹性臂表面扫描时,在厚度方向产生强烈的温度梯度,致使加热区材料的塑性应变沿工件厚度方向差别很大,从而导致弯曲变形。
最后,分析了0Cr19Ni9弹性臂在激光成形时,激光工艺参数对最终成形量的影响规律。结果表明：当其他参数不变的情况下,弯曲角度随光斑直径、扫描速度的增加而减少,但随着功率的增大而增加。