一种多层激光冲击强化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多层激光冲击强化方法及装置，其中第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。先以第一脉冲能量和第一脉冲宽度进行激光冲击，通过延长激光冲击波的作用时间增强冲击压力的穿透深度，提高激光冲击诱导工件残余压应力场的引入深度，由于第一脉冲能量小于第二脉冲能量，加工硬化程度较低，可减小对后期加工的阻碍。再以第二脉冲能量和第二脉冲宽度进行激光冲击，以增强脉冲能量的方式调节冲击压力，较大的冲击压力诱导的强烈塑性变形导致表面残余压应力增强。解决了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多层激光冲击强化方法及装置
本专利技术涉及材料表面处理
，尤其涉及一种多层激光冲击强化方法及装置。
技术介绍
随着科技的发展，激光逐渐被应用在生活和工业的各个领域。激光冲击是一种利用强激光诱导的冲击波对金属进行表面强化的新技术，能够大幅度增强金属材料的耐久性。与传统的表面强化技术一致，激光冲击处理也通过表面强烈塑性变形的方式实现强化效果。对于厚壁工件而言，一般采用多层激光冲击方法提高塑性变形量，达到高强度残余应力场的引入。传统的多层激光冲击强化工艺中，每次激光冲击选取相同的工艺参数，前期加工时便使得工件表面形成明显的加工硬化层，塑形和韧性偏低的表面硬化层会对后续激光冲击造成阻碍，影响工件内部变形，降低残余压应力场的引入深度。因此，导致了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多层激光冲击强化方法及装置，解决了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。本专利技术提供了一种多层激光冲击强化方法，包括：S1：以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击；S2：以第二脉冲能量和第二脉冲宽度对待加工工件进行第二预置次数的激光冲击，其中，第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。优选地，步骤S1之前还包括：步骤S0；S0：根据待加工工件的目标残余压应力场强度确定第一脉冲能量、第一脉冲宽度、第一预置次数、第二脉冲能量、第二脉冲宽度和第二预置次数。本专利技术提供了一种多层激光冲击强化装置，包括：第一加工单元，用于以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击；第二加工单元，用于以第二脉冲能量和第二脉冲宽度对待加工工件进行第二预置次数的激光冲击，其中，第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。优选地，还包括：参数设置单元；参数设置单元，用于根据待加工工件的目标残余压应力场强度确定第一脉冲能量、第一脉冲宽度、第一预置次数、第二脉冲能量、第二脉冲宽度和第二预置次数。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种多层激光冲击强化方法，其中第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。先以第一脉冲能量和第一脉冲宽度进行激光冲击，通过延长激光冲击波的作用时间增强冲击压力的穿透深度，提高激光冲击诱导工件残余压应力场的引入深度。并且由于前期加工时第一脉冲能量小于第二脉冲能量，所以加工硬化程度较低，可减小对后期加工的阻碍。然后再以第二脉冲能量和第二脉冲宽度进行激光冲击，通过增强脉冲能量的方式调节冲击压力，较大的冲击压力诱导的强烈塑性变形导致表面残余压应力增强。解决了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种多层激光冲击强化方法的一个实施例的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种多层激光冲击强化方法的另一个实施例的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种多层激光冲击强化装置的一个实施例的结构示意图；图4为残余压应力场强度与表面残余压应力和残余压应力深度的关系图；图5为传统多层激光冲击强化方法的效果图；图6为本专利技术实施例提供的多层激光冲击强化方法的效果图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种多层激光冲击强化方法及装置，解决了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例提供了一种多层激光冲击强化方法的一个实施例，包括：步骤101：以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击；需要说明的是，传统的激光冲击强化工艺中，因为采用相同的脉冲能量和脉冲宽度，所以在前期加工(较少加工次数)就已经使得待加工工件表面形成表面硬化层。本实施例提供的多层激光冲击强化方法中，采取不等脉冲能量和不等脉冲宽度的方式进行多层激光冲击强化。首先，先以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击。步骤102：以第二脉冲能量和第二脉冲宽度对待加工工件进行第二预置次数的激光冲击，其中，第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。需要说明的是，步骤101中为前期加工，前期加工之后以第二脉冲能量和第二脉冲宽度对待加工工件进行第二预置次数的激光冲击，其中，第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。通常加工过程中，激光光斑为圆形，采取的加工方式为逐点加工。本实施例提供了一种多层激光冲击强化方法，其中第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。先以第一脉冲能量和第一脉冲宽度进行激光冲击，通过延长激光冲击波的作用时间增强冲击压力的穿透深度，提高激光冲击诱导工件残余压应力场的引入深度。并且由于前期加工时第一脉冲能量小于第二脉冲能量，所以加工硬化程度较低，可减小对后期加工的阻碍。然后再以第二脉冲能量和第二脉冲宽度进行激光冲击，通过增强脉冲能量的方式调节冲击压力，较大的冲击压力诱导的强烈塑性变形导致表面残余压应力增强。解决了当前的激光冲击强化工艺中，容易在前期加工时产生加工硬化层，阻碍后续激光冲击加工时工件的内部变形，降低残余压应力场的引入深度的技术问题。以上为本专利技术实施例提供的一种多层激光冲击强化方法的一个实施例，以下为本专利技术实施例提供的一种多层激光冲击强化方法的另一个实施例。请参阅图2、图4、图5和图6，本专利技术实施例提供了一种多层激光冲击强化方法的另一个实施例，包括：步骤201：根据待加工工件的目标残余压应力场强度确定第一脉冲能量、第一脉冲宽度、第一预置次数、第二脉冲能量、第二脉冲宽度和第二预置次数；需要说明的是，可以根据目标残余压应力场强度制定前期加工和后期加工的前期目标和后期目标，从而分别确定前期加工和后期加工的激光加工工艺参数。前期以低脉冲能量进行加工，减小加工硬化层的厚度；后期以高脉冲能量进行加工，增加待加工工件表面残余压应力，得到第一脉冲能量、第一脉冲宽度、第一预置次数、第二脉冲能量、第二脉冲宽度和第二预置次数。具体制定方法为本领域技术人员的常用技术手段，在此不再赘述。步骤202：以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击；需要说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层激光冲击强化方法，其特征在于，包括：S1：以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击；S2：以第二脉冲能量和第二脉冲宽度对待加工工件进行第二预置次数的激光冲击，其中，第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。

【技术特征摘要】
1.一种多层激光冲击强化方法，其特征在于，包括：S1：以第一脉冲能量和第一脉冲宽度对待加工工件进行第一预置次数的激光冲击；S2：以第二脉冲能量和第二脉冲宽度对待加工工件进行第二预置次数的激光冲击，其中，第二脉冲能量大于第一脉冲能量，第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。2.根据权利要求1所述的一种多层激光冲击强化方法，其特征在于，步骤S1之前还包括：步骤S0；S0：根据待加工工件的目标残余压应力场强度确定第一脉冲能量、第一脉冲宽度、第一预置次数、第二脉冲能量、第二脉冲宽度和第二预置次数。3.一种多层激...

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