一种获得最佳表面质量激光喷丸参数的建模和计算方法技术

本发明专利技术涉及激光加工领域，特指一种获得最佳表面质量激光喷丸参数的建模和计算方法。利用计算激光冲击强化凹坑深度的公式以及冲击波压力公式，对激光冲击强化表面质量的优劣进行建模与计算，得出获得最佳表面质量激光冲击强化工艺参数。本发明专利技术通过计算可以获得激光冲击强化工艺参数使得在提升材料抗疲劳性能、强度以及抗腐蚀性功能的同时获得最佳的表面质量，从而使得激光冲击强化获得更广泛的应用。通过本发明专利技术，引入激光冲击强化时的最佳表面质量的工艺参数的计算方法，从而降低由于表面质量引起的不必要损失，增加激光冲击强化的经济效益，在获得提升其他表面性能的同时获得最佳的表面质量。

A method for modeling and calculating laser peening parameters for optimum surface quality

The invention relates to the field of laser processing, in particular to a modeling and calculation method for obtaining the optimum surface quality of laser shot peening parameters. The calculation formula of laser shock strengthening pit depth and the shock wave pressure formula of laser shock peening the surface quality of the modeling and calculation, obtained the optimum laser peening process parameters on surface quality. The invention can be obtained by calculation of laser peening parameters makes the corrosion resistance function in improving the material fatigue performance, strength and simultaneously to obtain the best quality of the surface, so that the laser shock processing to get more extensive application. According to the invention, calculation method of process parameters into laser peening the best surface quality, thereby reducing unnecessary losses due to surface quality caused by the increase of laser shock strengthening economic benefits, in the promotion of other surface properties and surface quality of the best.

【技术实现步骤摘要】
一种获得最佳表面质量激光喷丸参数的建模和计算方法
本专利技术涉及激光加工领域，尤其是对表面质量要求高的领域，如医疗机械，航空航天等。
技术介绍
激光冲击强化(lasershockpeening/processing,LSP)，也叫激光喷丸，是一种新型的表面强化技术，主要是采用短脉冲(几十纳秒)、高峰值功率密度(>109W/cm2)的激光辐照在金属表面，激光束通过约束层之后被吸收层吸收，吸收层从而获得能量形成爆炸性气化蒸发，产生高温高压的等离子体，由于外层约束层的约束，等离子体形成高压冲击波从而向材料内部传播，利用冲击波的力效应在材料表层发生塑性变形，使得表层材料微观组织发生变化，并在较深的厚度上形成残余压应力，而残余压应力层能有效地消除材料内部的应力集中和抑制裂纹的萌生和扩展，显著提高关键零件构件的疲劳寿命以及抗腐蚀和抗磨损能力。激光冲击强化主要是通过激光束在表面进行冲击从而提升表面性能，但是在其提升抗疲劳以及抗腐蚀和抗磨损等性能的同时在处理表面发生了明显的宏观变形，在金属合金表面留下了明显的缺陷，使得其表面质量明显下降。任旭东教授等人在研究AZ91D镁合金时发现，利用3J,5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获得最佳表面质量激光喷丸参数的建模和计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)计算激光冲击强化过程中冲击波压力P关于空间分布x以及功率密度I0公式(a):

【技术特征摘要】
1.一种获得最佳表面质量激光喷丸参数的建模和计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)计算激光冲击强化过程中冲击波压力P关于空间分布x以及功率密度I0公式(a):其中，P0为冲击波的最大峰值压力；I0为激光冲击强化的功率密度，GW/cm2；表示冲击波压力与最大峰值压力在x处上的比例；x为激光冲击强化过程中某一位置离激光冲击强化中心的距离，cm；(2)根据公式(a)，得出x＝0及x＝nD处的冲击波压力PX＝0(I0)和PX＝nD(I0)；其中，D为激光冲击强化圆形光斑的直径，x＝nD为相连两个光斑在处理表面产生塑性变形的交界处，n为一个与搭接率有关的一个参数，n＝0.5*(1-m)，m为光斑搭接率；(3)计算经过激光冲击强化之后凹坑深度关于冲击波压力P的公式(b)；(4)在公式(a)中，令x＝0及x＝nD，将公式(a)带入公式(b)，得出x＝0和x＝nD处的凹坑深度Hx＝0(I0)和HX＝nD(I0)，计算和推导激光冲击合金表面形成的塑性变形深度；(5)将步骤(4)中得出的结果进行H(I0)＝HX＝0(I0)-HX＝nD(I0)的计算，求解H(I0)取最小值时的I0’，此时的I0’为最佳表面质量时的激光冲击强化的功率密度。2.如权利要求1所述的一种获得最佳表面质量激光喷丸参数的建模和计算方法，其特征在于：步骤(1)中，P的分布根据激光冲击强化冲击波压力的形式进行选择，选取高斯分布或三角波分布。3.如权利要求1所述的一种获得最佳表面质量激光喷丸参数的建模和计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，公式(b)为：

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁金忠，邓维维，罗开玉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32