[发明专利]一种激光冲击波金属板料校形方法及装置

摘要

本发明提供一种利用激光冲击波进行精密校形方法，由激光器发出激光束通过光路系统传输到工件表面，水约束层覆盖工件表面，形成约束层。激光脉冲作用下，在工件表面形成冲击波，在工件内部产生残余压应力，通过控制激光冲击的位置，实现金属板料的校形。一种利用激光冲击波进行精密校形的装置，特别适用于各种金属板料板件的校形，其装置包括激光器、反射镜、水约束层、水管、工件、水槽、夹具、二维移动工作台、计算机，本发明所述方法及装置能对大型结构件进行精密校形，校形精度高，无热影响，与工件表面非接触，能实现凸面和凹面校形。

主权项

一种激光冲击波金属板料校形方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：A)脉冲激光在水约束层条件下，形成激光冲击波对材料进行冲击加工。把激光条状冲击区域看作为初应力作用的区域，作用效果由加载区域的宽度、应力大小和应力深度三个参数决定，其中应力区域的宽度可以用光斑直径来表示，在模型加载过程中可以假设应力的深度不变，通过应力值大小变化来表示实际激光冲击变形量的大小，在此基础上，使用等效初应力载荷的静态分析方法，把激光冲击工艺参数等效成初应力载荷的大小，建立分析激光冲击作用变形量的有限元模型，可以对板料的激光变形问题进行分析，并且通过试验对模型进行验证，为校形工艺参数的计算奠定基础；B)通过仿真方法建立等效应力与变形之间的关系，使得等效应力与变形量一一对应；C)通过试验建立试验参数与变形之间的关系库，即激光参数与变形量之间的一一对应关系；D)得到试验参数与等效应力的联系；E)在有限元模型中进行以等效应力为变量，校形量为计算目标，优化计算校形需要的等效应力和最佳冲击区域分布；F)根据等效应力与工艺参数的对应关系可得到校形工艺参数，根据校形工艺参数和光斑分布路径，设置激光器参数和二维移动工作台参数，进行校形。