[发明专利]一种方形激光光斑冲击波强化孔结构的方法和装置

权利要求书

1. 一种方形激光光斑冲击波强化孔结构的方法，其特征在于：利用方形激光光斑首先对靠近孔边缘区域的孔所在表面进行强化，接着对靠近孔边缘区域的孔壁进行强化；

对孔所在表面进行强化时，在孔中放置安装有硬质挡套(7)的芯轴，防止强化孔所在表面时边缘的塌陷；相邻光斑的边缘对齐，并使强化的区域包含孔边缘；硬质挡套(7)的屈服强度大于工件的屈服强度；硬质挡套(7)的外径跟待强化孔的直径相等；硬质挡套(7)和待强化孔之间为过渡配合；

对孔壁进行强化时，在孔和芯轴(8)形成的空隙内放置软质挡套(11)，用聚焦后的方形激光光斑辐照孔边缘部位，辐照区域包围孔和芯轴形成的圆环形间隙，激光辐照引起的冲击波在挤压软质挡套(11)，对孔壁进行强化，软质挡套(11)的屈服强度低于工件的屈服强度，软质挡套(11)的外径跟待强化孔的直径相等；软质挡套(11)和待强化孔之间为过盈配合；

对孔壁进行强化时的激光功率密度大于对孔所在表面强化时的激光功率密度。

2.实施如权利要求1所述的一种方形激光光斑冲击波强化孔结构的方法的装置，包括激光发生器(1)、整形镜(2)、聚焦镜(3)、喷嘴(4)、去离子水(5)、吸收层(6)、硬质挡套(7)、芯轴(8)、工件(9)、掩模(10)和软质挡套(11)，其特征在于：激光发生器(1)发射的平行激光束的轴心与整形镜(2)和聚焦镜(3)的轴心重合，整形镜(2)放置于激光器(1)和聚焦镜(3)之间；硬质挡套(7)安装在芯棒(8)的台阶面上，芯棒(8)安装在工件(9)的待强化孔内，硬质挡套(7)、软质挡套(11)、芯棒(8)和工件(9)的上表面平齐；吸收层(6)覆盖在芯棒(8)和工件(9)的上表面；喷嘴(4)喷出的去离子水(5)覆盖在吸收层(6)的上表面；掩模(10)开设有锥形孔(101)，掩模(10)覆盖在吸收层(6)表面，掩模(10)的锥形孔(101)直径较小端所在面跟吸收层(6)的上表面贴合，且锥形孔(101)较细端直径跟待强化孔的直径相等，掩模(10)的轴心和待强化孔的轴心重合。

3.如权利要求2所述的一种实施方形激光光斑冲击波强化孔结构的方法的装置，其特征在于：所述整形镜(2)为方形光斑整形镜，其作用是将激光发生器(1)发出的圆形光斑整形成方形光斑。

4.如权利要求2所述的一种实施方形激光光斑冲击波强化孔结构的方法的装置，其特征在于：所述的锥形孔(101)的锥度大于1：10。

5.如权利要求2所述的一种实施方形激光光斑冲击波强化孔结构的方法的装置，其特征在于：所述芯轴(8)为台阶轴，以放置硬质轴套(7)和软质轴套(11)。

6.如权利要求2所述的一种实施方形激光光斑冲击波强化孔结构的方法的装置，其特征在于：所述激光发生器(1)为高能脉冲激光，发出的激光的脉宽为10~30ns，脉冲能量为1~100J的脉冲激光。