[发明专利]一种无牺牲层的铝合金车轮的激光冲击延寿方法

说明书

本发明公开了一种无牺牲层的铝合金车轮的激光冲击延寿方法，包括以下步骤：使用有限元分析实际工况中每个位置的受力情况，将待强化的车轮与机器人上的夹具相连接，确定激光冲击强化参数，激光冲击后对冲击后的车轮进行清洗处理，去除表面烧蚀。最后对加工后的铝合金车轮进行喷漆处理。本发明能够不仅提高铝合金车轮表面硬度，在亚表面形成残余压应力层，从而抑制裂纹的扩展，提高铝合金车轮轮毂的寿命和稳定性。

技术领域

本发明涉及铝合金车轮技术领域，具体地说是一种无牺牲层的铝合金车轮的激光冲击延寿方法。

背景技术

铝合金轮毂以其质量轻、散热快、外观美丽、图案丰富多彩、尺寸精确、平衡好和容易制造等优点，在汽车工业中脱颖而出，发展潜力巨大。但由于铝合金车轮结构复杂，工况恶劣，使得车轮在长时间使用时稳定性和强度降低甚至出现事故影响人们财产和寿命的安全，而激光冲击强化是一种新型的表面强化技术，能够较好的提高铝合金车轮的寿命，但加工时需要涂覆牺牲层保护基体且加工后需要去除牺牲层，这大大降低了激光冲击强化的加工效率，无法满足车轮的高效率的生产需求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种无牺牲层的铝合金车轮的激光冲击延寿方法，解决现有铝合金车轮激光冲击强化牺牲层涂覆和去除效率低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无牺牲层的铝合金车轮的激光冲击延寿方法，包括以下步骤：

(1)通过有限元分析车轮实际工况中每个位置的受力情况，确定车轮强化位置；

(2)将车轮与机器人上的夹具连接，利用离线编程软件生成车轮移动路径；

(3)确定激光冲击强化参数，开启机器人和激光器，控制车轮移动进行激光冲击强化处理；

(4)激光冲击后，使用机器人将车轮冲击后表面移动到激光清洗设备的焦点上，对冲击后的车轮进行清洗处理；

(5)对加工后的车轮进行喷漆处理。

在一些实施例中，使用激光清洗方法去除激光冲击后所形成的烧蚀层。

在一些实施例中，步骤(1)中，使用有限元分析车轮受力超过120Mpa 的位置需要进行强化。

在一些实施例中，步骤(3)中，激光冲击强化参数为：使用1064mn的激光，激光能量5-30J，脉宽10-20ns，重复频率为2-10Hz，光束直径2-5mm，相邻两个光斑距离为0.2-0.7个光斑直径，冲击1-4次。

在一些实施例中，步骤(4)中，激光清洗参数为：使用激光功率50-200w，重复频率为100-200kHz，扫描速度为2000-10000mm/s的1064mn激光对冲击后表面的烧蚀层进行清洗，清洗1-4次，直到表面烧蚀去除。

在一些实施例中，步骤(2)中利用离线编程软件生成车轮移动路径。

相对于现有技术，本发明所述的无牺牲层的铝合金车轮的激光冲击延寿方法具有以下优势：

1、能够提高铝合金车轮表面硬度，在亚表面形成残余压应力层，从而抑制裂纹的扩展，提高铝合金车轮轮毂的寿命和稳定性。

2、通过激光清洗的方式去除表面激光冲击的烧蚀层，提高激光冲击强化的效果，改善激光冲击强化后的外观。且使用激光清洗工艺后，可以在不考虑防止牺牲层破损的情况下使用大能量多次冲击基体，提高强化效率。

3、该方案铝合金车轮激光冲击无牺牲层的涂覆和去除，能够大大提高加工效率，减少牺牲层的使用带来的人力和物力的成本。

附图说明