一种孔结构的激光冲击处理方法技术

本发明专利技术属于激光加工技术，涉及对孔结构激光冲击处理方法的改进。激光冲击处理的步骤如下：放置芯棒或者衬套；设置吸收层和约束层；激光冲击处理；清理吸收层和约束层；从被处理孔结构中取出芯棒或者衬套。本发明专利技术能提高孔角部位的强化效果，从而提高了飞机的结构寿命。特别是对于直径小于２．５ｍｍ的小孔，现有技术难以对其进行强化处理，本发明专利技术解决了对小孔实施强化的难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光加工技术，涉及对孔结构激光冲击处理方法的改进。技术背景航空飞机上拥有数以万计的孔结构，这些孔结构成为典型的应力集 中结构细节，在交变载荷作用下极易产生疲劳裂紋，这些疲劳裂紋源多 分布于孔角边缘处，对整机的疲劳性能影响很大。目前，对孔结构的强化手段为喷丸和冷挤压，但对于2.5mm以下的孔结构，喷丸和冷挤压工 艺的强化效果不理想。美国曾经釆用激光冲击处理的办法对孔结构进行 强化。其方式为通过稍大于孔直径的环形光斑对孔结构进行同心冲击处 理。为避免孔洞对压力的释放和孔角产生变形，环形光斑仅在孔角外围 进行冲击处理。这种方法对孔角的强化效果不明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种能提高孔角部位强化效果的孔结构激光 冲击处理方法。本专利技术的技术方案是 ，使用输出 峰值功率为IO'W以上的强脉冲激光器对孔结构进行冲击处理，处理时在 被处理孔结构的表面涂敷吸收激光的黑漆或者墨汁涂料、或者粘贴铝箔 胶带作为吸收层，吸收层的厚度为0.01~0.02mm;在上述吸收层的上面 设置对激光透明的约束层，约束层的厚度为l~2mm，约束层釆用去离子 水、玻璃、透明胶或者硅油其中之一；其特征在于，激光冲击处理的步 骤如下1、 放置芯棒或者衬套；向被激光冲击处理的孔内放置与孔直径相等 的、由不低于被处理孔结构硬度的材料制成的芯棒或者衬套，芯棒或者 衬套的上表面与被处理孔结构的表面齐平；2、 设置吸收层和约東层；按照上述要求在被处理表面设置吸收层和 约束层；3、 激光冲击处理；按照下述步骤之一进行处理3.1、当圆形或者环形激光光斑能覆盖被处理孔结构的直径时，直接对被处理孔结构进行同心覆盖冲击处理；3.2、当被处理孔结构的直径大于激光光斑时，采用光斑沿孔结构圆 周搭接的方法进行冲击处理；4、 清理吸收层和约束层；将被处理孔结构表面的吸收层和约東层清 理干净；5、 从被处理孔结构中取出芯棒或者衬套。本专利技术的优点是能提高孔角部位的强化效果，从而提高了飞机的 结构寿命。特别是对于直径小于2.5mm的小孔，现有技术难以对其进行 强化处理，本专利技术解决了对小孔实施强化的难题。具体实施方式下面对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的孔结构的激光冲击处理 方法，使用输出峰值功率为109W以上的强脉冲激光器对孔结构进行冲击 处理，处理时在被处理孔结构的表面涂敷吸收激光的黑漆或者墨汁涂料、 或者粘贴铝箔胶带作为吸收层，吸收层的厚度为0.01~0.02咖；在上述 吸收层的上面设置对激光透明的约束层，约束层的厚度为l~2mm，约束 层釆用去离子水、玻璃、透明胶或者硅油其中之一；其特征在于，激光 冲击处理的步骤如下1、 放置芯棒或者衬套；向被激光冲击处理的孔内放置与孔直径相等 的、由不低于被处理孔结构硬度的材料制成的芯棒或者衬套，芯棒或者 衬套的上表面与被处理孔结构的表面齐平。2、 设置吸收层和约東层；按照上述要求在被处理表面设置吸收层和 约束层。3、 激光冲击处理；按照下述步骤之一进行处理3.1、 当圆形或者环形激光光斑能覆盖被处理孔结构的直径时，直接 对被处理孔结构进行同心覆盖冲击处理；3.2、 当被处理孔结构的直径大于激光光斑时，釆用光斑沿孔结构圆 周搭接的方法进行冲击处理。4、 清理吸收层和约東层；将被处理孔结构表面的吸收层和约東层清 理干净。5、 从被处理孔结构中取出芯棒或者衬套。实施例1， 对3mm厚2024铝合金cj) 2. 5mm的孔进行激光冲击处理，采用同材料的4) 2. 5mm的铆钉过渡配合放入孔中，钉头与待处理面平齐， 孔周边及平齐的铆钉断面涂大约0. 01mm厚的黑漆大约d)15mm的范围，黑 漆放干后将工件平放固定，用水龙头引去离子水在黑漆部分流动，水流 层约lmm厚，釆用30J、 30ns的脉冲激光在工件表面聚成4> 6咖左右光斑进行激光冲击处理，冲击后由于塑性变形，铆钉与孔配合更加紧密，但 小心取出铆钉后内孔孔的尺寸变化很小，并得到有效的强化。强化一面 后对另一面进行同样过程的强化，但不能釆用已用过的铆钉。实施例2，对4mm厚7050铝合金(l)4咖的孔进行激光冲击处理，釆 用(J)4mm的钢销钉过渡配合放入孔中，钉头与待处理面平齐，粘0.02mm 厚的铝箔胶带大约15xl5mm的范围，试件垂直放置，用水龙头引去离子 水在钼箔胶带部分流动，水流层约1.5mm厚，采用40J、 30ns的脉冲激 光在工件表面聚成(J) 6mm左右光斑进行激光冲击处理，冲击后由于塑性变 形，销钉与孔配合更加紧密，但挤压取出销钉后内孔的尺寸几乎没有变 化，但强化压痕明显。强化一面后对另一面进行同样过程的强化，但不 能釆用已用过的销钉。实施例3 ，对20mm厚TC4钛合金(J)20mm的孔进行激光冲击处理，釆 用定制的4) 20 x 20mm的45号钢棒配合放入孔中，两边平齐，两边粘 0.02mm厚的铝箔胶带大约(J)50咖的范围，试件水平放置，用水龙头引去 离子水在铝箔上流动，水流层约2mm厚，采用45J、 30ns的脉冲激光在 工件表面聚成4)5mm左右光斑进行激光冲击处理，光斑圆心在(J)20mm的 圆周上，光斑与光斑距离约2.5mm,进行25次光斑搭接后完成一面的强 化，然后进行另一面。冲击后由于塑性变形，钢棒与孔配合更加紧密， 需要小心敲打取出钢棒，钛合金和钢棒表面强化压痕都很明显。权利要求1、，使用输出峰值功率为109W以上的强脉冲激光器对孔结构进行冲击处理，处理时在被处理孔结构的表面涂敷吸收激光的黑漆或者墨汁涂料、或者粘贴铝箔胶带作为吸收层，吸收层的厚度为0.01～0.02mm；在上述吸收层的上面设置对激光透明的约束层，约束层的厚度为1～2mm，约束层采用去离子水、玻璃、透明胶或者硅油其中之一；其特征在于，激光冲击处理的步骤如下1.1、放置芯棒或者衬套；向被激光冲击处理的孔内放置与孔直径相等的、由不低于被处理孔结构硬度的材料制成的芯棒或者衬套，芯棒或者衬套的上表面与被处理孔结构的表面齐平；1.2、设置吸收层和约束层；按照上述要求在被处理表面设置吸收层和约束层；1.3、激光冲击处理；按照下述步骤之一进行处理1.3.1、当圆形或者环形激光光斑能覆盖被处理孔结构的直径时，直接对被处理孔结构进行同心覆盖冲击处理；1.3.2、当被处理孔结构的直径大于激光光斑时，采用光斑沿孔结构圆周搭接的方法进行冲击处理；1.4、清理吸收层和约束层；将被处理孔结构表面的吸收层和约束层清理干净；1.5、从被处理孔结构中取出芯棒或者衬套。全文摘要本专利技术属于激光加工技术，涉及对孔结构激光冲击处理方法的改进。激光冲击处理的步骤如下放置芯棒或者衬套；设置吸收层和约束层；激光冲击处理；清理吸收层和约束层；从被处理孔结构中取出芯棒或者衬套。本专利技术能提高孔角部位的强化效果，从而提高了飞机的结构寿命。特别是对于直径小于2.5mm的小孔，现有技术难以对其进行强化处理，本专利技术解决了对小孔实施强化的难题。文档编号C21D1/09GK101126117SQ200710143348公开日2008年2月20日 申请日期2007年8月22日 优先权日2007年8月22日专利技术者曹子文, 邹世坤 申请人:中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔结构的激光冲击处理方法，使用输出峰值功率为１０↑［９］Ｗ以上的强脉冲激光器对孔结构进行冲击处理，处理时在被处理孔结构的表面涂敷吸收激光的黑漆或者墨汁涂料、或者粘贴铝箔胶带作为吸收层，吸收层的厚度为０．０１～０．０２ｍｍ；在上述吸收层的上面设置对激光透明的约束层，约束层的厚度为１～２ｍｍ，约束层采用去离子水、玻璃、透明胶或者硅油其中之一；其特征在于，激光冲击处理的步骤如下：１．１、放置芯棒或者衬套；向被激光冲击处理的孔内放置与孔直径相等的、由不低于被处理孔结构硬度的材料制成的芯棒或者衬套，芯棒或者衬套的上表面与被处理孔结构的表面齐平；１．２、设置吸收层和约束层；按照上述要求在被处理表面设置吸收层和约束层；１．３、激光冲击处理；按照下述步骤之一进行处理：１．３．１、当圆形或者环形激光光斑能覆盖被处理孔结构的直径时，直接对被处理孔结构进行同心覆盖冲击处理；１．３．２、当被处理孔结构的直径大于激光光斑时，采用光斑沿孔结构圆周搭接的方法进行冲击处理；１．４、清理吸收层和约束层；将被处理孔结构表面的吸收层和约束层清理干净；１．５、从被处理孔结构中取出芯棒或者衬套。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹世坤，曹子文，
申请(专利权)人：中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]