[发明专利]用于激光冲击强化牺牲层的液体强化胶及其在激光冲击强化中的应用

说明书

本发明公开了一种用于激光冲击强化牺牲层的液体强化胶及其在激光冲击强化中的应用，属于激光冲击强化技术领域。该液体强化胶的原料组成：丁腈橡胶为20‑40％；苯乙烯为30‑50％；全氯乙烯5‑15％；二氧化硅5‑15％；炭黑0.5％‑1％。该液体强化胶在激光冲击强化中的应用过程为：先根据激光冲击强化工艺参数计算工件表面待强化区域所需液体牺牲层的体积，在待加工区域进行液体强化胶的涂覆，凝固后进行激光冲击强化；撕掉凝固后的牺牲层，完成强化过程。本发明牺牲层与传统激光冲击强化牺牲层黑胶或者铝箔相比可以更好的强化复杂曲面，更有利于工程运用。

技术领域

本发明涉及激光冲击强化技术领域，具体涉及一种用于激光冲击强化牺牲层的液体强化胶及其在激光冲击强化中的应用。

背景技术

激光冲击强化是一种先进的表面处理冲击技术，能够使材料表面形成一层较深的残余压应力层，从而抑制裂纹的萌生和扩展，大幅提高材料的使用寿命，在航空航天、汽车、核电产业中具有广阔的应用前景。其原理为通过高能量、短脉冲激光照射到材料表面的牺牲层上(通常为黑胶带或铝箔)，形成高密度等离子体在上表面透明约束层(通常为水)的约束下产生GPA级别的压力，并以冲击波的形式向材料内部传播，由于压力超过材料的屈服强度，从而使材料表面产生塑性变形，形成残余压应力层，这种在材料内部相互平衡的残余应力，在与外部载荷所施加在材料的应力进行叠加，对于承受着交变载荷且对疲劳寿命要求高的零件而言，可使表面平均应力产生相应的减小，实现强化材料的目的(如申请号为201710204760.8的中国发明专利)。

现有激光冲击强化中用的牺牲层通常为黑胶带或铝箔，使用时要求牺牲层与材料表面紧密贴合。由于是现有牺牲层为固体状态，对于某些复杂零件，尤其是大曲率零件，通过贴胶带或者铝箔容易产生气泡，且两条胶带衔接的地方厚度不容易控制，影响强化效果，效率较低。因此迫切需要一种强化效果好且易去除的液体牺牲层材料。

发明内容

针对现有激光冲击强化中牺牲层存在的粘接等问题，本发明的目的在于提供一种用于激光冲击强化牺牲层的液体强化胶及其在激光冲击强化中的应用，该液体强化胶作为牺牲层强化效果好且易去除，本发明牺牲层与传统激光冲击强化牺牲层黑胶或者铝箔相比可以更好的强化复杂曲面，更有利于工程运用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于激光冲击强化牺牲层的液体强化胶，按重量百分含量计，该液体强化胶的原料组成如下：

所述液体强化胶的制备过程如下：将原料中各组分按所需比例混合，搅拌2-3小时使混合均匀并形成胶状，即获得所述液体强化胶。

所述液体强化胶在常温条件下自然放置一段时间后即凝固，放置时间可根据涂覆层厚度进行计算，即，

所述液体强化胶在激光冲击强化中作为牺牲层的应用，包括如下步骤：

(1)制定激光冲击强化工艺参数；

(2)根据步骤(1)中制定的激光冲击强化工艺参数计算工件表面待强化区域所需液体牺牲层的体积，根据公式(1)进行计算；

公式(1)中，V表示待强化区域所需液体强化胶的体积，l₂表示液体强化胶凝固后厚度，S表示待强化区域的表面积，ρ₁表示液体强化胶密度，ρ₂表示液体强化胶凝固后的密度，β为液体强化胶中不挥发物的重量百分含量；

所述液体强化胶凝固后厚度l₂应大于或等于1.2l₁，l₁为汽化涂层厚度；根据在激光强化中所选用的激光强化参数，由公式(2)对l₁进行计算；