[发明专利]一种激光冲击强化金属零件表面的功率密度补偿方法

权利要求书

1.一种激光冲击强化金属零件表面的功率密度补偿方法，其特征在 于：该方法是指激光束(1)倾斜入射方向与金属零件表面(2)的法线夹角 θ小于60°时，并且激光冲击强化过程中，使金属零件表面(2)与透镜之 间的距离大于300mm，应采用以下方法之一对激光倾斜入射光斑(7)的功 率密度进行补偿：

方法一、将单个凸柱面镜(5)放置在激光束(1)对金属零件表面(2)的 入射路径上，凸柱面镜(5)的中心线与激光束(1)的中心线重合，入射激 光束(1)通过凸柱面镜(5)聚焦在金属零件表面(2)上，凸柱面镜(5)的焦 距f1为400～2000mm，凸柱面镜(5)的中心点距离金属零件表面(2)的距 离D1应满足以下公式：

D1＝f1cosθ公式1

方法二、将一个凸柱面镜(5)和一个凹柱面镜(8)依次放置在激光束 (1)对金属零件表面(2)的入射路径上，凸柱面镜(5)与凹柱面镜(8)的中 心线与激光束(1)的中心线重合，入射激光束(1)通过凸柱面镜(5)与凹柱 面镜(8)构成的压束镜效果所形成的平行光束聚焦在金属零件表面(2) 上，凸柱面镜(5)和凹柱面镜(8)的焦距f1、f2均为400～2000mm，凸柱 面镜(5)和凹柱面镜(8)的中心点之间的距离D2满足以下公式：

D2＝f1-f2公式2

f2/f1＝cosθ公式3

方法三、将一个聚焦透镜(9)和一个凸柱面镜(5)的组合一依次放置 在激光束(1)对金属零件表面(2)的入射路径上，或将一个聚焦透镜(9)、 一个凸柱面镜(5)和一个凹柱面镜(8)的组合二依次放置在激光束(1)对 金属零件表面(2)的入射路径上，组合一和组合二的的中心线与激光束(1) 的中心线重合，入射激光束(1)通过组合一聚焦在金属零件表面(2)上， 入射激光束(1)通过组合二构成的压束镜效果所形成的平行光束聚焦在 金属零件表面(2)上，凸柱面镜(5)和凹柱面镜(8)的焦距f1、f2均为400～ 2000mm，聚焦透镜(9)的焦距为500～1000mm，凸柱面镜(5)的中心点距离 金属零件表面(2)的距离D3满足以下公式：

D3＝f1cosθ公式4

凸柱面镜(5)和凹柱面镜(8)的中心点之间的距离D4满足以下公式：

D4＝f1-f2公式5

f2/f1＝cosθ公式6

通过调节聚焦透镜(9)和凸柱面镜(5)之间的距离，将激光倾斜入射 光斑(7)的直径缩小至1～3mm以实现小光斑功率密度补偿。