[发明专利]一种无吸收层激光温冲击强化焊缝方法

摘要

一种无吸收层激光温冲击强化焊缝方法，涉及特种加工领域。本发明首先先预热焊接件基体，利用温度升高加快零件基体位错运动，将基体温度提高到动态应变时效温度后，采用高能纳秒激光束直接冲击焊缝处。当激光脉冲照射在目标金属上时，金属表面吸收激光能量蒸发、膨胀形成高温高压的等离子体，约束层限制住等离子体，产生高强冲击波，其强度有几个到数十个GPa，远远超过了金属和合金的屈服强度，使焊缝区域金属或合金材料产生严重塑性变形，使焊缝处表层晶粒细化甚至纳米化，并在冲击区域诱导高幅残余压应力，从而提高焊缝处的抗腐蚀能力和高温疲劳寿命。本发明适用于无法涂吸收层的焊接件强化和延寿领域，如管道内壁焊接处的表面强化及提高其机械性能；这是一种新的对焊缝的强化处理方法，具有广泛的应用前景。

主权项

一种无吸收层激光温冲击强化焊缝方法，其特征在于采用无吸收层激光强化，即高能纳秒激光束直接冲击焊缝处，将金属表层当做传统意义上的吸收层，表面蒸发，形成等离子体，产生冲击波，从而起到冲击强化的作用，具体包括以下步骤：步骤一，将焊接件(9)焊缝处清洗、抛光处理，打开真空箱(5)上方的活动盖(11)，将焊接件(9)装夹在固定于五轴工作台(13)上的工具夹具(12)上；焊缝处无需涂吸收层，通过计算机控制系统(1)将五轴工作台(13)移动到真空箱(5)内，关闭真空箱(5)上方的活动盖(11)并对其边缘进行密封处理；步骤二， 向真空箱中注入约束层(7)，利用液位计(14)监测焊接件(9)上方约束层(7)的厚度，通过加液阀门(15)和排液阀门(17)来控制焊接件(9)上方的约束层(7)厚度，监测数据返回计算机控制系统(1)，并调整激光束(3)与焊接件(9)的相对位置；关闭真空箱(5)上透视窗(10)，将真空箱(5)抽至真空；步骤三，预热焊接件(9)，根据温度传感器(4)，利用计算机控制系统(1)控制真空箱(5)底部的加热板(16)将焊接件(9)加热到动态应变时效温度区域；步骤四，根据所述焊接件(9)的厚度和材料特性设置脉冲激光参数，脉宽、重复频率、脉冲能量及光斑直径；计算机控制系统(1)控制激光发射器(2)发射光束(3)，根据温度传感器(4)反馈回来的温度信息控制加热板(16)的开启和停止，同时控制五轴工作台(13)的移动控制激光光束(3)和焊接件(9)焊缝的相对位置。