[发明专利]一种获得大面积均匀表面形貌的激光冲击强化方法

权利要求书

1.一种获得大面积均匀表面形貌的激光冲击强化方法，其特征在于：采用厚度交错分布的网格状吸收层与两层交错的激光冲击加工方法相配合，两层激光冲击强处理工艺参数保持不变，并且第二层激光冲击强化处理起始点位置与第一层激光冲击强化处理起始点位置X方向相差a/2，Y方向相差a/2；从而降低方形光斑冲击产生的微凸起与微凹坑的高度差，有效减小工件表面的粗糙度，从而在工件表面形成大面积均匀表面微形貌和强化效果。

2.如权利要求1所述的一种获得大面积均匀表面形貌的激光冲击强化方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）将工件安装五轴工作台上，并在工件待加工表面覆盖网格状吸收层；

（2）通过激光器控制装置设定激光器的输出功率和光斑参数，使其光斑形状为方形，相邻方形光斑的搭接距离为f；

（3）通过数控系统调节五轴工作台使激光束位置与网格状吸收层的单个网格拐角重合在冲击区域起始拐角作为第一层的激光冲击强化处理起始点位置，并使网格约束层的X轴和Y轴与工作台的X轴和Y轴一致；

（4）采用流水作为约束层，打开激光器，采用逐行加工的方法通过数控系统控制五轴工作台的移动和转动实现对工件待加工表面进行第一层激光冲击强化；

（5）通过数控系统调节五轴工作台使激光束位置与网格状吸收层的单个网格拐角的重合位置从步骤（3）中的冲击区域起始拐角X方向向冲击区域外偏移a/2，Y方向向冲击区域外偏移a/2，作为第二层的激光冲击强化处理起始点位置，并使网格约束层的X轴和Y轴与工作台的X轴和Y轴一致，a为方形光斑尺寸；

（6）采用流水作为约束层，打开激光器，采用逐行加工的方法通过数控系统控制五轴工作台的移动和转动实现对工件待加工表面进行第二层激光冲击强化。

3.如权利要求2所述的一种获得大面积均匀表面形貌的激光冲击强化方法，其特征在于：所述方形光斑的边长为2-8 mm；所述激光冲击强化的工艺参数为：激光频率为1-5 Hz，脉宽为8-30 ns，脉冲能量3-15 J。

4.如权利要求2所述的一种获得大面积均匀表面形貌的激光冲击强化方法，其特征在于所述的网格吸收层的设计为：相邻方形光斑搭接区域对应的吸收层区域采用较小厚度d₁，其他区域的吸收层采用较大厚度d₂；网格吸收层正面表面较小厚度处为凹槽，背面为平面；吸收层较小厚度d₁根据公式计算，其中为涂层气化速度，为压力脉冲持续时间，为脉冲激光脉宽3-4倍，较大厚度d₂可根据公式计算，其中为冲击材料的泊松比，正面表面凹槽圆角为0.1-0.2 mm，网络吸收层背面具有粘性，能够吸附在光滑工件表面。

5.如权利要求2所述的一种获得大面积均匀表面形貌的激光冲击强化方法，其特征在于：每层方形光斑激光冲击强化过程中行间和列间相邻光斑的搭接率f/a为8-12%。

6.如权利要求2所述的一种获得大面积均匀表面形貌的激光冲击强化方法，其特征在于所述网格吸收层制备方法为：将GN-521有机硅凝胶、氰基丙烯酸酯、甲基叔丁基醚按照质量比5：3：2的比例在70-90℃反应10 min~30 min，正面根据方形光斑边长和搭接率制凸模压制，背面为平面，冷却以后形成0.8-1 mm厚度的网格吸收层。