[发明专利]一种激光熔覆结合激光喷丸强化表面改性的方法和装置

权利要求书

1.基于激光熔覆结合激光喷丸强化复合表面改性的方法，其特征在于步骤如下：

[1]待熔覆基体表面进行预处理，将基体表面打磨并抛光到一定表面粗糙度Ra1.6，使用丙酮或酒精清洗表面油渍和污垢；

[2]采用激光功率1.0～1.6KW、扫描速度6～10mm/s、送粉量3～5g/min、光斑尺寸1～5mm、搭接率60％～80％，在基材表面制备熔覆涂层，粉末的供给采用同轴送粉方式，由送粉器经同轴送粉嘴送入熔池，并用氩气保护粉末以防氧化；

[3]由数控操作台控制多轴联动工作台，调整试样于加工位置，在熔覆层表面覆盖柔性贴膜作为能量吸收涂层，采用专用夹具装置对试样装夹、定位；

[4]由中央控制及处理系统调整激光喷丸工艺参数，激光脉冲能量为25～40J，脉冲宽度20ns，光斑直径3～5mm，搭接率50％～70％；通过多轴联动工作台带动试样有序移动，用激光喷丸单元对熔覆层表面实施喷丸处理；

[5]由测量反馈系统对喷丸后的熔覆涂层表面进行粗糙度和残余应力测量分析，检验喷丸效果，控制粗糙度值在Ra3.2以下，残余压应力值在-220Mpa以下，如达不到要求，则继续实施激光喷丸处理至检验合格；

[6]对喷丸后的试样进行表面粗糙度检验，根据使用要求对表面进行后处理。

2.实施权利要求1所述的基于激光熔覆结合激光喷丸强化复合表面改性方法的装置，包括同轴送粉式激光熔覆单元、激光喷丸强化单元、数控工作系统、测量反馈系统和中央控制及处理系统，中央控制及处理系统将上述各系统连接在一起，其中

同轴送粉式激光熔覆单元，包括二氧化碳激光器、氩气保护装置、全反光镜、导光管、送粉器和同轴送粉喷嘴组成的粉末供给装置；实现了送粉和熔覆的同时完成；用于进行熔覆层制备；

激光喷丸单元，包括钕玻璃激光器、全反光镜、导光管和光束转换及调节装置；用于在数控系统控制下，对熔覆涂层表面进行喷丸强化；

数控工作系统，包括多轴联动工作台、夹具装置和数控操作台，用于控制激光喷丸单元对熔覆涂层表面进行喷丸强化；

测量反馈系统，由残余应力测定仪、表面轮廓扫描仪组成，用于分别收集应力和表面粗糙度信息，并反馈给中央控制及处理系统；

中央控制及处理系统，包括计算机、中央控制及处理器、二氧化碳激光器控制器和钕玻璃激光器控制器，用于接受并处理测量反馈系统的熔覆层表面残余应力和表面粗糙度信息，选择激光喷丸工艺参数和喷丸后对熔覆层表面的处理。