一种强化金属表面的方法及系统技术方案

技术编号:17770856 阅读:48 留言:0更新日期:2018-04-21 23:25
本申请公开了一种强化金属表面的方法,所述方法包括:根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光;利用第一脉冲激光和第二脉冲激光进行激光测试,得到测试结果;根据测试结果修正第一脉冲激光与第二脉冲激光,并确定第一脉冲激光与第二脉冲激光之间的搭接率;保持激光光束与待加工零件的待加工区域法向重合,沿加工路径利用修正后的第一脉冲激光和修正后的第二脉冲激光以所述搭接率对待加工表面交替执行强化操作。该方法能够在强化金属表面过程中,降低零件表面的表面波纹度变化并提升残余压应力的均匀性;本申请还公开了一种强化金属表面的系统、一种计算机可读存储介质及一种脉冲激光强化装置,具有以上有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种强化金属表面的方法及系统
本专利技术涉及材料强化处理领域,特别涉及一种强化金属表面的方法、系统和一种计算机可读存储介质及一种脉冲激光强化装置。
技术介绍
激光冲击是一种利用强激光诱导的冲击波来强化金属的新技术,能够大幅度增强金属材料的耐久性。与传统表面强化技术一致,激光冲击处理也通过表面强烈塑性变形的方式来实现强化效果,而塑性变形导致零件表面粗糙程度的提高。某些零件具有苛刻的表面状态要求,在激光冲击强化加工过程中实现零件的保形与控形具有重要意义。现有技术中,通常使用单一的激光脉冲对待强化零件进行强化操作。但是单一的脉冲激光冲击处理后的零件表面波纹度变化较大、残余应力分布不均匀。因此,如何在强化金属表面过程中,降低零件表面的表面波纹度变化并提升残余压应力的均匀性是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种强化金属表面的方法、系统和一种计算机可读存储介质及一种脉冲激光强化装置,能够在强化金属表面过程中,降低零件表面的表面波纹度变化并提升残余压应力的均匀性。为解决上述技术问题,本申请提供一种强化金属表面的方法,该方法包括:根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光;利用所述第一脉冲激光和所述第二脉冲激光进行激光测试,得到测试结果;根据所述测试结果修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光,并根据所述测试结果确定所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光之间的搭接率;保持激光光束与所述待加工零件的待加工区域法向重合,沿加工路径利用修正后的所述第一脉冲激光和修正后的所述第二脉冲激光以所述搭接率对所述待加工表面交替执行强化操作。可选的,所述根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光包括:根据所述待加工材料的所述材料属性确定所述第一脉冲激光的光斑尺寸与脉冲宽度,并根据所述材料属性确定所述第二脉冲激光的光斑尺寸与脉冲宽度。可选的,根据所述测试结果修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光包括:根据所述测试结果得到表面波纹度变化信息与残余压应力场分布状况;根据所述表面波纹度变化信息与所述残余压应力场分布状况修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光。可选的,还包括:当检测到所述待加工零件强化完毕后,将所述待加工零件输送至预设位置,并装夹其他待加工零件以便继续进行强化操作。可选的,还包括:根据所述待加工零件的加工位置的形状参数确定所述加工路径。本申请还提供了一种强化金属表面的系统,该系统包括:激光确定模块,用于根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光;测试模块,用于利用所述第一脉冲激光和所述第二脉冲激光进行激光测试,得到测试结果;修正模块,用于根据所述测试结果修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光,并根据所述测试结果确定所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光之间的搭接率;强化模块,用于保持激光光束与所述待加工零件的待加工区域法向重合,沿加工路径利用修正后的所述第一脉冲激光和修正后的所述第二脉冲激光以所述搭接率对所述待加工表面交替执行强化操作。可选的,所述激光确定模块具体为根据所述待加工材料的所述材料属性确定所述第一脉冲激光的光斑尺寸与脉冲宽度,并根据所述材料属性确定所述第二脉冲激光的光斑尺寸与脉冲宽度的模块。可选的,所述修正模块包括:分析单元,用于根据所述测试结果得到表面波纹度变化信息与残余压应力场分布状况;激光修正单元,用于根据所述表面波纹度变化信息与所述残余压应力场分布状况修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光。本申请还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序执行时实现上述方法执行的步骤。本申请还提供了一种脉冲激光强化装置,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述方法执行的步骤。本专利技术提供了一种强化金属表面的方法,根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光;利用所述第一脉冲激光和所述第二脉冲激光进行激光测试,得到测试结果;根据所述测试结果修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光,并根据所述测试结果确定所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光之间的搭接率;保持激光光束与所述待加工零件的待加工区域法向重合,沿加工路径利用修正后的所述第一脉冲激光和修正后的所述第二脉冲激光以所述搭接率对所述待加工表面交替执行强化操作。不同的脉冲激光强化后的金属表面的表面波纹度变化和残余应力场分布是不同的,如果以适当的搭接率交替使用两种脉冲激光就能够让不同的脉冲激光强化后的局部区域相互弥补得到表面波纹度变化和残余应力场分布均较优的金属表面。本方法通过设置两种脉冲激光对金属表面进行强化操作,单一的脉冲激光会诱导金属表层形成不均匀的残余应力场且引发较大的表面波纹度变化,而另一种脉冲激光能够对上述不均匀的残余应力场和较大的表面波纹度进行“修正”,以得到均匀的残余应力场和较小的表面波纹度。本方法能够在强化金属表面过程中,降低零件表面的表面波纹度变化并提升残余压应力的均匀性。本申请同时还提供了一种强化金属表面的系统和一种计算机可读存储介质及一种脉冲激光强化装置,具有上述有益效果,在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例所提供的一种强化金属表面的方法的流程图;图2为本申请实施例所提供的一种光斑搭接率定义示意图;图3为单一脉冲激光强化金属表面的效果图;图4为交替变脉冲激光强化金属表面的效果图;图5为本申请实施例所提供的另一种强化金属表面的方法的流程图;图6为本申请实施例所提供的一种强化金属表面的系统的结构示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。下面请参见图1,图1为本申请实施例所提供的一种强化金属表面的方法的流程图。具体步骤可以包括:S101:根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光;其中,本步骤的目的是初步确定对待加工零件进行交替脉冲强化的第一脉冲激光和第二脉冲激光的相关参数。由于不同属性的材料在进行脉冲激光强化时,所使用的脉冲激光的参数时是不尽相同的。可以理解的是,本步骤默认存在关于材料属性与激光脉冲相关参数之间的对照关系表,可以在进行脉冲激光强化过程中根据材料属性与激光参数的对应关系确定第一脉冲激光。严格来说,根据材料属性可以确定脉冲激光的光斑尺寸和脉冲宽度的选择范围,所以通常情况下,同一种属性的材料可能会有多种与之相对应的脉冲激光。当然,在本步骤中确定的是两个具体的脉冲激光,即可以是光斑尺寸和脉冲宽度在符合标准的范围内,而其他参数大致确定。值得注意的是,本步骤中提到的第一脉冲激光和第二脉冲激光在实际进行脉冲激光强化时并不存在固定的强化顺序,即可以是先用第一脉冲激光强化再使用第二脉冲激光强化,也可以本文档来自技高网...
一种强化金属表面的方法及系统

【技术保护点】
一种强化金属表面的方法,其特征在于,包括:根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光;利用所述第一脉冲激光和所述第二脉冲激光进行激光测试,得到测试结果;根据所述测试结果修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光,并根据所述测试结果确定所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光之间的搭接率;保持激光光束与所述待加工零件的待加工区域法向重合,沿加工路径利用修正后的所述第一脉冲激光和修正后的所述第二脉冲激光以所述搭接率对所述待加工表面交替执行强化操作。

【技术特征摘要】
1.一种强化金属表面的方法,其特征在于,包括:根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光;利用所述第一脉冲激光和所述第二脉冲激光进行激光测试,得到测试结果;根据所述测试结果修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光,并根据所述测试结果确定所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光之间的搭接率;保持激光光束与所述待加工零件的待加工区域法向重合,沿加工路径利用修正后的所述第一脉冲激光和修正后的所述第二脉冲激光以所述搭接率对所述待加工表面交替执行强化操作。2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述根据待加工零件的材料属性确定第一脉冲激光和第二脉冲激光包括:根据所述待加工材料的所述材料属性确定所述第一脉冲激光的光斑尺寸与脉冲宽度,并根据所述材料属性确定所述第二脉冲激光的光斑尺寸与脉冲宽度。3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,根据所述测试结果修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光包括:根据所述测试结果得到表面波纹度变化信息与残余压应力场分布状况;根据所述表面波纹度变化信息与所述残余压应力场分布状况修正所述第一脉冲激光与所述第二脉冲激光。4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,还包括:当检测到所述待加工零件强化完毕后,将所述待加工零件输送至预设位置,并装夹其他待加工零件以便继续进行强化操作。5.根据权利要求1所述方法,其特征在于,还包括:根据所述待加工零件的加工位置的形状参数确定所述加工路径。6.一种强化金属表面...

【专利技术属性】
技术研发人员:卢国鑫张永康杨丰槐
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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