[发明专利]一种控制叶片变形的激光冲击强化装置及强化方法

说明书

本发明公开一种控制叶片变形的激光冲击强化装置及强化方法，包括主体、专用夹具、支撑组件和锁紧组件；竖直板和定位板；定位板包括上定位板和下定位板；在上定位板和下定位板开有定位孔；上定位板和下定位板中的定位孔保持对齐，且定位孔呈矩阵排列，下夹具开有凹槽；将叶片的榫头放置在凹槽内，利用螺栓旋紧盖板，完成叶片的压紧固定；支撑棒放置在定位孔中，叶片经专用夹具固定后，利用机械臂将主体进行翻转，从上方将若干支撑棒插入定位孔中；在重力的作用下，支撑棒的圆头部分与叶冠实现点接触，完成对叶冠的仿形操作。本发明能够有效减小叶片在激光冲击过程中所受的弯矩大小，从而抑制叶片弯曲变形，保证叶片的结构完整性。

技术领域

本发明涉及激光冲击强化技术领域，特别涉及一种控制叶片变形的激光冲击强化装置及强化方法。

背景技术

叶片类零件在航空发动机领域广泛应用，一般具有结构复杂、刚性差、精度要求高等特点。激光冲击强化是一种新型的材料表面强化技术，可以在金属制件表面获得高幅残余压应力层，大大提高制件的疲劳寿命，与传统机械喷丸技术相比，其残余压应力层更深。21世纪初，美国将激光冲击技术应用到F101、F119和F414发动机叶片的强化和再制造。

然而,由于叶片具有较大长厚比的特点，在激光冲击强化过程中仍存在较大困难。例如将叶片一端固定后，对叶片进行激光冲击将会产生较大弯矩，且弯矩随着冲击点与固定端的距离增加而增大。若叶片本身刚性较差，在弯矩作用下会发生弯曲变形，影响叶片的成型质量。另一方面，弯曲后的叶片与激光聚焦透镜间的距离会发生改变，导致在叶片表面激光冲击诱导产生的残余应力分布不均匀。

发明内容

为解决上述技术问题，提出了一种控制叶片变形的激光冲击强化装置及强化方法，具体技术方案如下：

一种控制叶片变形的激光冲击强化装置，包括主体、专用夹具、支撑棒和锁紧组件；

所述主体包括竖直板和定位板；

所述定位板包括上定位板和下定位板；

所述上定位板和下定位板上钧开有定位孔；

所述专用夹具包括盖板和下夹具；

所述锁紧组件包括约束板和锁紧螺栓；

所述专用夹具通过螺栓固定在竖直板上；

所述定位孔呈矩阵排列，且上定位板和下定位板中的定位孔保持对齐；

所述下夹具开有凹槽，用于装夹叶片的榫头部分；

所述盖板用于榫头部分的压紧固定，设置在下夹具上，通过螺栓锁紧；

所述支撑棒依次穿过上定位板的定位孔、约束板的安装孔、插接至下定位板的定位孔上；支撑棒用于支撑叶片的叶冠部分；

所述约束板安装于上定位板和下定位板之间，且约束板表面开设的安装孔；

在主体的左右两侧安装侧板，通过螺栓将侧板固定在主体上；

在主体的后端安装尾板，通过螺栓将尾板固定在主体上；

所述锁紧螺栓穿过尾板的光孔与约束板螺纹连接，且约束板在所述锁紧螺栓的旋转下可实现左右移动。

所述的一种控制叶片变形的激光冲击强化装置，其优选方案为，所述支撑棒的材料为高弹橡胶，顶端做圆头处理。

所述的一种控制叶片变形的激光冲击强化装置，其优选方案为，：所述下夹具的凹槽形状与叶片榫头部分形状一致。

所述的一种控制叶片变形的激光冲击强化装置，其优选方案为，所述定位孔的数量设有若干个，且约束板表面开的安装孔的直径和间距与上定位板和下定位板上的定位孔保持一致。