[发明专利]一种基于激光能量补偿的斜激光冲击强化工件的方法

权利要求书

1.一种基于激光能量补偿的斜激光冲击强化工件的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)将工件涂覆牺牲层，在激光冲击强化设备上安装待强化的工件；

(2)利用离线编程系统生成激光冲击强化的运动控制指令，再经过软件仿真与调整轨迹生成机器人程序传输给机器人；

(3)根据机器人运动轨迹分析每个强化点的激光冲击角度θ₁和偏振态角度α；所述激光冲击角度θ₁是指每个强化点的法线与激光的夹角，所述偏振态角度α是指每个强化点法线的旋转平面与激光所在振动平面的夹角；开启机器人和约束层系统，采用白光共焦位移传感器测量每个冲击点的约束层厚度l；

(4)根据冲击角度θ₁、偏振态角度α、约束层厚度l计算每个冲击点能量损失情况(E-E₄)，过程如下：

原始激光能量为E，经过约束层表面后透射一分部能量，反射一分部能量(第一部分损失)，激光穿过约束层过程中会损失一部分能量(第二部分损失)；根据偏振态角度α将入射激光分为两个部分：与激光振动面平行的分量Ecosα，与激光振动面正交的分量Esinα；

先求出折射角θ₂，E₁为与振动面平行的分量Ecosα折射后的能量，E₂为与振动面正交的分量Esinα折射后的能量，E₃为折射后的总能量；E₄为穿过约束层后的能量，L₀为加工激光在该约束层的吸收长度；

(5)设定激光冲击强化参数，以垂直冲击时(θ₁＝0°)功率密度P为基准，根据不同角度(冲击角度θ₁和偏振态角度α)的每个冲击点辐照面积和能量损失程度进行激光能量补偿，保证每个冲击点功率密度与垂直冲击时功率密度P一致；开启机器人、激光器、约束层系统，进行工件激光冲击强化处理；

(6)工件激光冲击强化后去除牺牲层。

2.根据权利要求1所述的基于激光能量补偿的斜激光冲击强化工件的方法，其特征在于：步骤(4)中，由公式(1)求出折射角θ₂；

n₁sinθ₁＝n₂sinθ₂ (1)；

公式(1)中，n₁为空气的折射率，n₂为约束层的折射率。

3.根据权利要求1所述的基于激光能量补偿的斜激光冲击强化工件的方法，其特征在于：步骤(4)中，由公式(2)-公式(5)求出折射后的总能量E₃；

4.根据权利要求3所述的基于激光能量补偿的斜激光冲击强化工件的方法，其特征在于：步骤(4)中，根据公式(5)分别求出每个冲击点的激光穿过约束层后的能量E₄；

5.根据权利要求1所述的基于激光能量补偿的斜激光冲击强化工件的方法，其特征在于：步骤(5)中，垂直冲击功率密度P按照公式(6)进行计算；R为激光光斑半径；