[发明专利]一种不同厚度小孔构件激光冲击强化方法

摘要

本发明提供一种不同厚度小孔构件激光冲击强化方法，该方法中不同厚度小孔构件激光冲击强化采用不同的工艺参数，并通过大量试验后进行统计分析得到了经验公式，其经验公式为功率密度与小孔构件厚度的关系式根据此关系式确定不同厚度小孔构件激光冲击强化的功率密度，并提出了与此相关的工艺参数的选择与确定方法。根据此方法，不种厚度的小孔构件采用适当的工艺进行激光冲击强化后，可以获得合理的残余压应力分布，达到良好强化效果，并对构件进行有效的冲击质量的控制，在保证小孔构件的疲劳寿命的前提下，控制工件的变形。

主权项

1.一种不同厚度小孔构件激光冲击强化方法，包括以下步骤：将小孔构件(4)的表面进行预处理，然后在小孔构件(4)待开孔部位的表面设能量吸收层(3)，在吸收层(3)表面设约束层(2)，将预处理后的小孔构件(4)固定在数控工作台上,使用激光器对小孔构件(4)的待开孔区域进行冲击强化，对不同厚度小孔构件(4)采用不同的激光冲击强化工艺参数，其特征在于，其工艺参数选择与确定方法如下：1)依据小孔构件(4)屈服强度和材料厚度来选择功率密度，功率密度与小孔构件(4)厚度的关系由公式确定，式中I₀为激光功率密度，σ_s为材料的屈服强度，t为板厚，2/Z＝1/Z₁+1/Z₂，Z₁是小孔构件(4)材料的声阻抗，Z₂是约束层(2)的声阻抗，A为综合作用系数，且与小孔构件(4)的材料、约束层(2)和吸收层(3)相关，B为厚度影响系数，且与小孔构件(4)的材料和厚度相关；2)以上确定的I₀值，其下限值应该满足和P>2*σ_s，P为作用在小孔构件(4)材料上的激光冲击载荷的峰值压力，σ_s材料的屈服强度，k为常数、与约束层(2)和吸收层(3)相关；3)依据公式确定光斑直径D和脉冲激光能量E，t_p为激光脉宽；光斑直径D的取值范围在2mm～6mm，激光能量E为2J～35J，激光脉宽t_p为10ns～30ns；4)确定激光能量E、激光脉宽t_p、光斑直径D后，选择搭接率ψ和冲击层数n；冲击层数n为1层～6层；搭接率ψ＝相邻光斑重复距离l/光斑直径D。