[发明专利]一种零件表面强化的形变控制方法、装置及系统

说明书

本发明实施例公开了一种零件表面强化的形变控制方法、装置及系统。方法包括根据零件的结构特征信息和残余压力测试结果，确定其激光冲击强化区域、各区域的处理顺序和激光冲击强化工艺参数；根据该零件的第一激光冲击强化区域冲击强化处理后的形变信息、残余压力测试结果，与预置激光冲击强化工艺参数、残余压应力及变形量进行数据对比分析，确定第二激光冲击强化区域的激光冲击强化工艺参数；若第二次激光冲击强化处理的变形量不在预设变形范围，根据变形量、残余压力测试结果、各激光冲击强化区域的残余压应力和激光冲击强化工艺参数重新确定两个区域的冲击强化工艺参数。本申请确保激光冲击强化处理中残余压应力场与零件结构特性匹配的一致性。

技术领域

本发明实施例涉及零件表面加工处理技术领域，特别是涉及一种零件表面强化的形变控制方法、装置及系统。

背景技术

激光冲击强化技术为一种材料表面处理技术，利用强激光束产生的等离子冲击波，在金属表面层形成高幅值的残余应力并引起微观组织变化，通过引入残余应力场抑制裂纹萌生和扩展来提高零件疲劳强度和寿命。在激光冲击强化过程中，激光光束会射向零件表面，生成GPa级的脉冲压力，并以冲击波的形式穿过零件，由此产生的残余应力可达普通冲击强化的10倍以上。与传统冲击强化技术不同，激光冲击强化是通过最小程度的冷作植入深度的压应力，并能保持良好的表面光洁度，从而进一步减少导致零件过早损坏的接触疲劳和腐蚀侵袭。

对于尺寸精度要求高的零件加工，需要严格控制激光冲击强化处理过程中植入零件的残余应力场，例如高精密的航空发动机的零部件加工，航空发动机叶片为一种高精度和变截面薄壁类零件，由于叶片尺寸跨度较大、叶片薄，也是弱刚性薄壁类构件。其数量多，加工难度大，精度要求高。而相关技术在对这类零部件进行表面处理时，无法解决激光冲击强化导致的残余应力场和叶片尺寸稳定性问题，导致零件尺寸精度无法满足高精度应用场景的现实需求。

鉴于此，如何解决激光冲击强化处理过程中残余应力场与结构特性的一致性匹配问题，实现零件尺寸的精确控制，提高零件尺寸精度，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本公开实施例提供了一种零件表面强化的形变控制方法、装置及系统，解决了激光冲击强化处理过程中残余应力场与零件结构特性一致性匹配问题，实现了激光冲击强化加工过程中零件尺寸的精确控制，提高了零件尺寸的加工精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种零件表面强化的形变控制方法，包括：

根据待处理零件的结构特征信息和残余应力测试结果，确定所述待处理零件的激光冲击强化区域，及各激光冲击强化区域的处理顺序和冲击强化工艺参数；

将第一激光冲击强化区域的冲击强化工艺参数发送至激光冲击强化单元，以由所述激光冲击强化单元射出激光光束至所述待处理零件表面，产生GPa级冲击波对所述待处理零件的第一激光冲击强化区域进行冲击强化处理；

根据所述待处理零件的第一激光冲击强化区域冲击强化处理后的形变信息、残余应力测试结果，与系统大数据库预置的激光冲击强化工艺参数、残余应力以及变形量的大数据库进行数据对比分析，确定第二激光冲击强化区域的激光冲击强化工艺参数；

判断所述待处理零件第二激光冲击强化处理的变形量是否在预设变形范围，若是，则进入第三激光冲击强化区域参数设定；若否，则根据所述变形量、残余应力测试结果与所述系统大数据库里预置的激光冲击强化工艺参数、残余应力以及变形量的大数据库对比分析，重新确定所述待处理零件第一激光冲击强化区域及第二激光冲击强化区域的激光冲击强化工艺参数。

可选的，所述根据待处理零件的结构特征信息和残余应力测试结果，确定所述待处理零件的激光冲击强化区域，及各激光冲击强化区域的处理顺序和激光冲击强化工艺参数之前，还包括：

预先构建数据库，所述数据库包括经验数据库和工艺参数匹配数据库；