一种激光喷丸复合滚压强化表面改性的方法及装置制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
一种激光喷丸复合滚压强化表面改性的方法及装置
本专利技术属于表面形变强化
，涉及到激光喷丸强化技术和滚压技术，具体地说是一种激光喷丸复合滚压强化表面改性的方法及装置。
技术介绍
随着航空、航天、武器、能源、交通领域高端装备的发展，业内对其零部件的服役性能要求越来越高，一方面需研制具有高性能的材料，另一方面需加强现有材料的服役性能。表面形变强化技术通过机械手段在金属表面产生压缩变形，使得表面形成形变硬化层，从而提高零部件的力学性能、耐磨性能和抗疲劳性能。激光喷丸作为新型的表面强化技术，在零件表层引入一定的残余压应力，增加表面硬度，改善表层组织结构等，可以获得较深的强化影响层和较好的应力及微观组织稳定性。然而，零部件的表面质量与配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，很大程度上影响机械产品的使用寿命和可靠性。激光喷丸强化技术利用短脉冲高能量激光束辐照粘附在零件表面上的吸收层，诱导瞬时等离子体冲击波作用于表层材料，产生高应变率塑性变形，但对于单点激光喷丸而言，会在表面形成凹坑形貌，即使通过大面积搭接喷丸，相邻凹坑变形叠加可抵消部分表面不平整度...
【技术保护点】
一种激光喷丸复合滚压强化表面改性的方法，其特征在于：通过计算机控制液压系统，使得透明滚压轮以200～300 MPa的预设载荷滚压工件表面，从而工件表面获得一定的初始变形;同时，利用光路调节系统控制短脉冲（ns量级）高峰值功率密度（GW/cm
【技术特征摘要】
1.一种激光喷丸复合滚压强化表面改性的方法，其特征在于：通过计算机控制液压系统，使得透明滚压轮以200～300MPa的预设载荷滚压工件表面，从而工件表面获得一定的初始变形;同时，利用光路调节系统控制短脉冲（ns量级）高峰值功率密度（GW/cm2)激光束出光方向，使其透过透明滚压轮垂直辐照贴有铝箔的工件表面，诱导瞬时等离子体冲击波作用于表层材料，产生超高应变率塑性变形，配合X、Y轴移动平台，实现大面积搭接激光喷丸和滚压复合强化作用，在滚压轮的强力约束下，工件表层金属产生塑性流动，填入到激光喷丸残留的低凹波谷中，以有效降低工件表面粗糙度，获得较高的表面质量和均匀的残余应力分布。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于它包括以下步骤：1）将工件（3）待强化处理表面进行打磨抛光预处理，随后在表面紧密贴合厚度为50～200μm的铝箔（4）；2）打开计算机（7），设定激光喷丸参数，编译程序控制X、Y移动平台、液压缸和激光器协同工作；3）通过控制液压缸，使得透明滚压轮（5）以200～300MPa的预设载荷作用在定位于Y轴移动平台（2）上的工件（3），工件（3）表面发生初始变形；4）激光器（32）出光，对圆弧面接触区域进行激光喷丸强化，同时Y轴移动平台（2）开始以恒定速度进给，滚压轮（5）随着工件（3）的移动而从动旋转，滚压工件（3）表面，从而进行单条直线路径搭接激光喷丸和滚压复合强化；5）当单条直线路径加工结束后，激光器（32）停止出光，滚压轮（5）受控向上抬起，X轴移动平台（1）平移到相邻路径上，滚压轮（5）下压工件（3）表面至预设载荷；6）重复步骤4）和步骤5）直至完成预设区域的激光喷丸复合滚压强化表面改性；7）关闭激光器（32），抬升滚压轮（5），取出工件（3），揭开铝箔（4），清洗工件（3）。3.根据权利要求书1所述的方法，其特征是所述的激光喷丸参数为：激光功率密度为2～10GW/cm2，光斑直径为1～3mm，搭接率为50%～75%，其中以铝箔（4）和透明滚压轮（5）分别作为能量吸收层和约束层。4.根据权利要求书1所述的方法，其特征是所述的滚压轮（5）与工件（3）表面以圆弧面接触。5.一种激光喷丸复合滚压强化表面改性的装置，其特征在于包括控制系统及受控于控制系统的移动平台、液压系统、滚压系统、激光器（32）和光路系统，滚压系统在液压系统的作用下压紧在工件表面产生预设载荷，并使工件表面产生塑性变形，移动平台带动工件作X方向和Y方向的移动以实现整个强化区域的激光喷丸强化和滚压强化，激光器（32...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄舒，王作伟，盛杰，刘牧熙，杨小乐，袁广，周建忠，王宏宇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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