[发明专利]一种涡轮叶片主导边双面异步激光冲击强化方法

摘要

本发明涉及了一种涡轮叶片主导边双面异步激光冲击强化方法。采用相同波长、脉宽、光斑直径、脉冲能量的两束激光束异步对涡轮叶片主导边进行双面激光冲击强化，即用一束激光束沿叶片主导边正面进行激光冲击强化，延迟一段时间在相同位置采用另一束相同参数的激光束在背面进行激光冲击强化，叶片主导边正面和背面激光冲击强化的起始点和冲击路径相同；对于主导边同一位置正面和背面两束激光的时间差小于正面冲击波传播到叶片背面所需的时间且正面激光束在先，依照这种双面异步冲击方法连续对叶片进行激光冲击强化，直至叶片主导边正面和背面全部冲击区域冲击完成。

主权项

1.一种涡轮叶片主导边双面异步激光冲击强化方法，其特征在于：采用相同波长、脉宽、光斑直径、脉冲能量的两束激光束异步对涡轮叶片主导边进行双面激光冲击强化，即用一束激光束沿叶片主导边正面进行激光冲击强化，延迟一段时间t后在相同位置采用另一束相同参数的激光束在背面进行激光冲击强化，叶片主导边正面和背面激光冲击强化的起始点和冲击路径相同；对于主导边同一位置正面和背面两束激光的时间差小于正面冲击波传播到叶片背面所需的时间且正面激光束在先，依照这种双面异步冲击方法连续对叶片进行激光冲击强化，直至叶片主导边正面和背面全部冲击区域冲击完成；具体步骤如下：(1)根据涡轮叶片的材料和厚度确定其主导边双面异步激光冲击强化的延迟时间t；(2)用激光束对涡轮叶片主导边正面进行激光冲击强化；(3)叶片主导边正面激光冲击强化的起始点冲击后开始计时，延迟t秒后，第二束激光束开始对叶片主导边背面相同位置进行激光冲击强化；(4)依照这种双面异步冲击方法连续对叶片主导边进行激光冲击强化，直至叶片主导边正面和背面全部冲击区域冲击完成，整个激光冲击强化过程结束；步骤(1)中，涡轮叶片主导边双面异步激光冲击强化的延迟时间t取为0<t<t₀，从而使得激光在正面和背面诱导的冲击波在叶片内部距叶片正面处相遇，其中L为叶片厚度，C₀为应力波的波速；t₀为材料内部产生的应力波传播到材料底部的时间，t₀＝L/C₀，式中E为弹性模量，υ为泊松比，ρ为涡轮叶片材料密度；激光冲击强化峰值压力P满足2V_HEL<P<2.5V_HEL时，工件可以获得最大的塑性变形，为获得更好的激光冲击强化效果，使冲击波峰值压力满足2V_HEL<P<2.5V_HEL，且光斑边缘的压力值P(R)>V_HEL，从而使叶片获得最大的塑性变形；V_HEL为叶片材料的Hugoniot弹性极限(HEL)，V_HEL满足公式：式中，υ为泊松比；为叶片材料在动态载荷下的屈服强度。